Verbum

КВА́РКІ (англ. quark),

спецыфічныя састаўныя часткі элементарных часціц, якім уласцівы моцныя ўзаемадзеянні (гл. Адроны). Напр., барыёны складаюцца з 3 К., мезоны — з К. і антыкварка. Гіпотэза К. прапанавана амер. фізікамі М.Гел-Манам і Дж.Цвейгам у 1964 для тлумачэння ўласцівасцей адронаў і заканамернасцей у іх спектраскапіі.

Маюць спін 1/2, эл. зарад +2/3 ці - 1/3 ад зараду пратона, барыённы зарад 1/3, а таксама спецыфічныя квантавыя лікі — «водар», «колер» і інш. Вядома 6 «водараў» К., якія маюць розныя назвы і пазначаюцца лац. літарамі u, d, s, c, b, t (масы спакою 5, 8, 100 МэВ і 1,5, 5, 175 ГэВ адпаведна), адпаведныя антыкваркі — $\stackrel{—}{u}$, $\stackrel{—}{d}$, $\stackrel{—}{s}$, $\stackrel{—}{c}$, $\stackrel{—}{b}$, $\stackrel{—}{t}$. Пры гэтым К. u і d утвараюць звычайнае ядз. рэчыва, астатнія нараджаюцца ў якасці кароткажывучага штучнага ядз. рэчыва на паскаральніках зараджаных часціц. К. існуюць толькі ў ядз. рэчыве; эксперыментальна ўскосна выяўлены ў доследах па сутыкненні адронаў, электронна-пазітроннай анігіляцыі ў струменях адронаў і рассеянні лептонаў на нуклонах. Гл. таксама Квантавая хромадынаміка.

Літ.:

Окунь Л.Б. Лептоны и кварки. 2 изд. М., 1990.

І.С.Сацункевіч.

т. 8, с. 211

ГІПЕРЗАРА́Д,

характарыстыка элементарных часціц, роўная падвоенаму сярэдняму эл. зараду часціцы ў ізатапічным мультыплеце (гл. Ізатапічная інварыянтнасць). Адрозніваюць моцны і слабы гіперзарад.

Моцны гіперзарад вызначаецца алг. сумай усіх унутраных квантавых лікаў часціцы і выкарыстоўваецца для апісання прыблізнай ізатапічнай інварыянтнасці адронаў. У розных рэакцыях элементарных часціц моцны гіперзарад амаль што захоўваецца, парушэнні яго захавання звязаны з уплывам электрамагнітнага ўзаемадзеяння. Слабы гіперзарад вызначае інтэнсіўнасць электраслабага ўзаемадзеяння элементарных ферміёнаў з нейтральным прамежкавым базонам і з’яўляецца крыніцай поля гэтага базона. Значэнні слабага гіперзараду, атрыманыя эксперыментальна, пакуль што не паддаюцца тлумачэнню. Напр., левыя нейтрына і электрон маюць слабы гіперзарад, роўны -1/2, правы электрон -1, левыя u- і d-кваркі + 1/6, правыя u- і (d-кваркі -2/3 і -1/3 адпаведна (гл. Кваркі).

І.С.Сацункевіч.

т. 5, с. 256

ЗАРА́Д ЭЛЕМЕНТА́РНЫ,

найменшы зарад электрычны (дадатны ці адмоўны), роўны па абс. значэнні зараду электрона. Абазначаецца e і роўны 1,60211733(49)∙10​¹⁹ Кл (упершыню вымераны Р.Мілікенам у 1911). Усе элементарныя часціцы маюць зарад 0 (напр., нейтроны), +е (пратоны, пазітроны) або -е (электроны, антыпратоны); выключэнне — некаторыя рэзанансы, зарад якіх кратны е. Часціцы з дробавымі З.э. не назіраліся, аднак у тэорыі моцных узаемадзеянняў (гл. Квантавая хромадынаміка) мяркуецца існаванне часціц з зарадам, кратным (​¹/₃)e (гл. Кваркі).

А.У.Астапенка.

т. 6, с. 536

КВА́НТАВАЯ ХРОМАДЫНА́МІКА,

квантавая калібровачная тэорыя ўзаемадзеяння кваркаў і глюонаў шляхам абмену паміж імі глюонамі; частка стандартнай мадэлі, якая ўключае эл.-магн., слабое і моцнае ўзаемадзеянне («адказвае» за моцнае ўзаемадзеянне паміж кваркамі ў адронах і паміж адронамі). Пры гэтым кваркі маюць 3 колеры, а глюоны — 8.

Узнікла ў пач. 1970-х г. на аснове ўяўленняў аб колеры кваркаў, партоннай мадэлі няпругкіх узаемадзеянняў (гл. Партоны) і апарата неабелевых калібровачных палёў. У адрозненне ад фатонаў глюоны ўзаемадзейнічаюць паміж сабой, адкуль вынікае, што эфектыўная канстанта сувязі на малых адлегласцях імкнецца да нуля (асімптатычная свабода), а на вял. адлегласцях узрастае (магчымасць канфайнменту — запірання кваркаў і глюонаў унутры адронаў і іх адсутнасці ў свабодным стане). Кваркі і выпрамененыя імі глюоны па-за межамі вобласці канфайнменту пераўтвараюцца ў струмені адронаў, што з’яўляецца эксперым. доказам існавання глюонаў. К.х. апісвае шырокі клас працэсаў узаемадзеяння з удзелам адронаў і ядраў пры высокіх і нізкіх энергіях, якія вядуць да такіх з’яў, як, напр., множныя працэсы нараджэння часціц, кварк-глюонная плазма, вял. лакальныя флуктуацыі множнасці.

Літ.:

Бабичев Л.Ф., Кувшинов В.И., Федоров Ф.И. Квантовая хромодинамика в матричном формализме уравнений первого порядка // Докл. АН СССР. 1981. Т. 259, №1;

Индурайн Ф. Квантовая хромодинамика: Пер. с англ. М., 1986.

В.І.Куўшынаў.

т. 8, с. 209

ГЛЭ́ШАЎ ((Glaschow) Шэлдан Лі) (н. 5.12.1932, Нью-Йорк),

амерыканскі фізік-тэарэтык. Чл. Нац. АН ЗША. Бацькі Глэшава паходзяць з Беларусі. Скончыў Корнелскі (1954) і Гарвардскі (1955) ун-ты. З 1966 праф. Гарвардскага ун-та. Навук. працы па фізіцы высокіх энергій і тэорыі элементарных часціц. Выказаў гіпотэзу пра існаванне новага квантавага ліку — чароўнасці (1964). Мадыфікаваў тэорыю слабага і электрамагнітнага ўзаемадзеяння Вайнберга—Салама і ўключыў у разгляд зачараваныя кваркі (1970). Прапанаваў тэорыю, якая аб’ядноўвае слабыя, эл.-магн. і моцныя ўзаемадзеянні (гл. «Вялікае аб’яднанне»). Нобелеўская прэмія 1979.

т. 5, с. 309

ІЗАТАПІ́ЧНЫ СПІН,

адзін з квантавых лікаў, які характарызуе адроны, кваркі, лептоны і некаторыя інш. элементарныя часціцы. Адрозніваюць моцны і слабы І.с., якія сваімі ўласцівасцямі нагадваюць звычайны спін у квантамеханіцы.

Моцны І.с. вызначае колькасць розных зарадавых станаў адронаў ці кваркаў у ізатапічным мультыплеце (гл. Ізатапічная інварыянтнасць). І.с. адронаў можа прымаць цэлыя і паўцэлыя значэнні: 0; ​¹/₂; 1; ​³/₂... Паміж эл. зарадам Q, трэцяй праекцыяй І.с. Т₃, барыённым зарадам B, дзіўнасцю S, чароўнасцю C і прыгажосцю b існуе сувязь: Q=T₃+​¹/₂(B+S+C-b). Напр., нуклону (B=l, S=0, C=0, b=0) адпавядае T₃=Q-​¹/₂, што дае Т₃=​¹/₂ для пратона (Q=l) і Т₃=-​¹/₂ для нейтрона (Q=0), т. ч. нуклон мае 2 зарадавыя станы і ўтварае ізадублет. І.с. сістэмы адронаў захоўваецца ў моцных (ядзерных) узаемадзеяннях, а Т₃ — у эл.-магн. узаемадзеяннях. Слабы І.с. характарызуе лептоны, кваркі, прамежкавыя вектарныя базоны і скалярныя базоны Хігса ў дачыненні да электраслабага ўзаемадзеяння. Для кваркаў і лептонаў прымае значэнні: 0; ​¹/₂. Паміж эл. зарадам Q, трэцяй праекцыяй слабага І.с. T₃​^w і слабым гіперзарадам Y​^w існуе сувязь: Q=T₃​^w+​¹/₂Y​^w (абагульненая ф-ла Гел-Мана—Нішыджымы). Слабы І.с. дазваляе правесці класіфікацыю лептонаў і кваркаў і дакладна вызначыць законы электраслабага ўзаемадзеяння ўсіх элементарных часціц.

Літ.:

Окунь Л.Б. Лептоны и кварки. 2 изд. М., 1990.

І.С.Сацункевіч.

т. 7, с. 177

АДРО́НЫ (ад грэч. adros вялікі, значны),

элементарныя часціцы, якім уласцівыя моцныя ўзаемадзеянні. Складаныя аб’екта, што нагадваюць ядры атамаў, дзе ролю пратонаў і нейтронаў адыгрываюць кваркі. Да адронаў належаць барыёны, мезоны і ўсе рэзанансы. Існаванне вял. колькасці адронаў (каля 200) робіць вельмі важнай праблему іх класіфікацыі, якая праводзіцца на аснове мадэлі кваркаў. Пры сутыкненнях адронаў і анігіляцыі электрона і пазітрона з ператварэннем у адроны ўзнікаюць т.зв. адронныя струмені, якія сведчаць пра паходжанне ад кваркаў. На Беларусі даследаванні ўласцівасцяў адронаў вядуцца ў Ін-це фізікі АН (з 1950-х г.), БДУ і Гомельскім ун-це. Гл. таксама Узаемадзеянні элементарных часціц, Ядзерныя сілы.

І.С.Сацункевіч.

т. 1, с. 136

ІЗАТАПІ́ЧНАЯ ІНВАРЫЯ́НТНАСЦЬ квантавая сіметрыя, звязаная з аднолькавымі паводзінамі пэўных груп элементарных часціц у моцным ці электраслабым узаемадзеяннях. Адрозніваюць моцную і слабую І.і., якія сваімі ўласцівасцямі нагадваюць сіметрыю адносна паваротаў у 3-мернай прасторы.

Моцная І.і. абумоўлена існаваннем ізатапічных мультыплетаў — сем’яў адронаў з аднолькавымі квантавымі лікамі (барыённым зарадам, дзіўнасцю, спінам і інш.), блізкімі па значэнні масамі спакою, аднак рознымі эл. зарадамі. Моцнае ўзаемадзеянне застаецца аднолькавым у межах аднаго мультыплета і не залежыць ад эл. зараду часціцы. Колькасць часціц у мультыплеце N=2J+1, дзе J — ізатапічны спін. Напр., пратон і нейтрон утвараюць ізатапічны дублет (J=​¹/₂), пі-мезоны (π​⁺, π​⁰, π​⁻) — ізатапічны трыплет (J=1). Слабая І.і. звязана з тым, што лептоны, кваркі і некаторыя інш. часціцы таксама маюць ізатапічную мультыплетнасць, аднак масы спакою часціц у межах аднаго мультыплета могуць значна адрознівацца. Слабая І.і. дазволіла дакладна вызначыць законы электраслабага ўзаемадзеяння і выявіць прамежкавыя вектарныя базоны, якія з’яўляюцца яго пераносчыкамі. Гл. таксама Інварыянтнасць.

І.С.Сацункевіч.

т. 7, с. 177

КВА́НТАВАЯ ТЭО́РЫЯ ПО́ЛЯ,

рэлятывісцкая квантавая тэорыя элементарных часціц і іх узаемадзеянняў; адзін з асн. раздзелаў тэарэт. фізікі, у якім вывучаюцца агульныя законы будовы матэрыі на мікраўзроўні. У К.т.п. кожнаму тыпу элементарных часціц як першасных крыніц і пераносчыкаў фундаментальных узаемадзеянняў ставіцца ў адпаведнасць сваё другасна-квантаванае поле (гл. Другаснае квантаванне), якое апісваецца аператарнай хвалевай функцыяй Ψ (гл. Аператары, Хвалевая функцыя). Кампаненты Ψ пры замене каардынат прасторы—часу згодна з патрабаваннямі спец. адноснасці тэорыі пераўтвараюцца паводле прадстаўленняў групы Лорэнца (гл. Лорэнца пераўтварэнні). Функцыі свабодных палёў Ψ₀ раскладаюцца на плоскія хвалі дэ Бройля, якія апісваюць станы з вызначанай энергіяй і імпульсам: ${\displaystyle {\mathrm{\Psi }}_0=\sum _{\mathrm{n}}^{\mathrm{}}\text{(}{C}_n{e}^{ikx}+e^{-ikx}\text{)}}$ , дзе K = p/h, p — 4-мерны вектар энергіі-імпульсу часціцы, h — Планка пастаянная, x — вектар каардынат-часу, C_n і $C_n^{\mathrm{+}}$ — аператары паглынання і выпрамянення часціц у нейкім n-м стане. Аператары задавальняюць перастановачным суадносінам камутацыі (антыкамутацыі) і адпавядаюць часціцам цэлага (паўцэлага) спіна — базонам (ферміёнам), якія падпарадкоўваюцца Бозе—Эйнштэйна (Фермі—Дзірака) статыстыцы. У К.т.п. кожнай часціцы адпавядае антычасціца, а квантаванае поле з’яўляецца сістэмай часціц і антычасціц. Тут няма закону захавання ліку часціц: пры ўзаемадзеянні яны могуць узаемна пераўтварацца адны ў другія (адны часціцы паглынаюцца, другія нараджаюцца). Стан квантаванага поля, у якім колькасць рэальных часціц роўная нулю, наз. вакуумам (гл. Вакуум у квантавай тэорыі поля).

Першай К.т.п. стала квантавая электрадынаміка. Яе ідэі і метады былі распаўсюджаны на ўсе элементарныя часціцы і выкарыстаны пры пабудове квантавапалявых тэорый слабага (Э.Фермі, 1934) і моцнага (І.Я.Там, Дз.Дз.Іваненка, Х.Юкава, 1932—35) узаемадзеянняў, якія, аднак, не вытрымалі выпрабавання часам. Таму значнае развіццё атрымалі аксіяматычны і іншыя падыходы ў К.т.п. Аднак толькі на падставе універсальнага дынамічнага прынцыпу калібровачнай інварыянтнасці пабудаваны сучасныя калібровачныя квантавапалявыя тэорыі электраслабага ўзаемадзеяння (С.Вайнберг, Ш.Глэшаў, А.Салам, 1967—71) і моцнага ўзаемадзеяння — квантавая хромадынаміка (М.Гел-Ман, Вайнберг, Салам і інш., 1973), якія забяспечылі дастаткова добрую згоду тэорыі эксперыментам. Першаснымі крыніцамі гэтых узаемадзеянняў сталі лептоны і кваркі, а іх пераносчыкамі — кванты адпаведных калібровачных палёў: фатон, 3 слабыя вектарныя базоны і 8 глюонаў. Далейшае развіццё К.т.п. звязваецца з канцэпцыяй адзінай тэорыі поля, суперсіметрыі, рашотак, струн, мембран і інш. Метады К.т.п. шырока выкарыстоўваюцца ў ядз. фізіцы, тэорыі цвёрдага цела, оптыцы і спектраскапіі, квантавай электроніцы і інш.

На Беларусі пытанні К.т.п. распрацоўваюцца з 1944 у БДУ, пазней у Ін-це фізікі Нац. АН Беларусі (да пач. 1990-х г. пад кіраўніцтвам Ф.І.Фёдарава). Пабудавана агульная каварыянтная тэорыя рэлятывісцкіх хвалевых ураўненняў 1-га парадку, распрацаваны метад праекцыйных аператараў, з дапамогай уведзенай вектарнай параметрызацыі групы Лорэнца вырашаны многія пытанні рэлятывісцкай кінематыкі (Фёдараў, А.А.Богуш, Ю.А.Курачкін і інш.).

Літ.:

Боголюбов Н.Н., Ширков Д.В. Введение в теорию квантованных полей. М., 1957;

Федоров Ф.И. Проективные операторы в теории элементарных частиц // Журн. эксперимент. и теорет. физики. 1958. Т. 35, вып. 2;

Яго ж. Группа Лоренца. М., 1979;

Швебер С. Введение в релятивистскую квантовую теорию поля: Пер. с англ. М., 1963;

Ченг Т.-П., Л и Л.-Ф. Калибровочные теории в физике элементарных частиц: Пер. с англ. М., 1987.

А.А.Богуш, Ф.І.Фёдараў.

т. 8, с. 208