Книга «КВАРКИ».
Авторы Карпов И. И., Лисневский Ю. И.
Москва: Наука, 1976. – 112 с.
Серия: «Современные тенденции развития науки»

Книга посвящена одной из самых интересных гипотез современной физики элекментарных частиц – гипотезе кварков.
Эта гипотеза стала одним из важных направлений в развитии теории и интерпретации экспериментальных результатов физики частиц высоких энергий.
В книге в доступной форме излагаются основные положения этой гипотезы, попутно разбираются те физические понятия и идеи, без знания которых нельзя представить себе ее суть.
Много места уделено описанию физических установок и экспериментов по поиску кварков.
Описаны также новейшие эксперименты по выявлению структуры элементарных частиц.

Книга в отличном состоянии.
Пересылка по предоплате. Олх-доставки нет.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Особенности микромира
Глава 1. СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
Масса и время жизни
Заряд частицы
Момент количества движения и магнитный момент
Взаимодействия элементарных частиц
Другие квантовые числа
Глава 2. МОДЕЛЬ КВАРКОВ
Глава 3. СВОЙСТВА АДРОНОВ И МОДЕЛИ КВАРКОВ
Масса
Спин и магнитный момент
Сечения взаимодействия адронов
Распады адронов
Глава 4. КВАРКИ И КОСМОЛОГИЯ
Глава 5. ПОИСКИ КВАРКОВ
В космических лучах
В веществе
В спектрах звезд и квазаров
На протонном синхротроне ИФВЭ
На накопительных кольцах
Глава 6. ПАРТОНЫ И ЦВЕТНЫЕ КВАРКИ
Глава 7. ШАРМ
Рекомендуемая литература

Кварк – бесструктурная элементарная частица и фундаментальная составляющая материи. Кварки объединяются в составные частицы, называемые адронами, наиболее стабильными из которых являются протоны и нейтроны, компоненты атомных ядер.
Всё обычно наблюдаемое вещество состоит из верхних кварков, нижних кварков и электронов. Из-за явления, известного как удержание цвета, кварки никогда не встречаются изолированно; их можно найти только в составе адронов, которые включают барионы (такие как протоны и нейтроны) и мезоны, или в кварк-глюонной плазме. По этой причине много информации о кварках было получено из наблюдений за адронами.
Кварки обладают различными внутренними свойствами, включая электрический заряд, массу, цветовой заряд и спин.
Это единственные элементарные частицы в Стандартной модели физики элементарных частиц, которые участвуют во всех четырёх фундаментальных взаимодействиях (электромагнитном, гравитационном, сильном и слабом), а также единственные известные частицы, электрические заряды которых – не целые числа, кратные элементарному заряду.
Существует шесть типов кварков, известных как ароматы: нижний, верхний, странный, очарованный, прелестный, истинный. У верхних и нижних кварков самые малые массы среди всех кварков. Более тяжёлые кварки быстро превращаются в верхние и нижние кварки в процессе распада частиц: перехода из состояния с большей массой в состояние с меньшей массой. Из-за этого верхние и нижние кварки, как правило, стабильны и наиболее распространены во Вселенной, в то время как странные, очарованные, прелестные и истинные кварки могут образовываться только в столкновениях с высокой энергией частиц (например, с участием космических лучей и в ускорителях частиц). Для каждого аромата кварка существует соответствующий тип античастицы, известный как антикварк, который отличается от кварка только тем, что некоторые его свойства (например, электрический заряд) имеют одинаковую величину, но противоположный знак.
Кварковая модель была независимо предложена физиками Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом в 1964 г., которые ввели их в физику как часть схемы упорядочения свойств адронов, хотя в то время было мало доказательств их физического существования до экспериментов по глубоко неупругому рассеянию в Стэнфордском центре линейных ускорителей в 1968 г. Эксперименты с ускорительной программой предоставили доказательства существования всех шести разновидностей кварков. Истинный кварк, впервые обнаруженный в лаборатории Ферми в 1995 г., был открыт последним.
Стандартная модель – это теоретическая основа, описывающая все известные элементарные частицы. Эта модель содержит шесть сортов или ароматов кварков (q): верхний (u), нижний (d), странный (s), очарованный (c), прелестный (b) и истинный (t). Античастицы кварков называются антикварками и обозначаются чертой над символом соответствующего кварка, например u для верхнего антикварка. Как и антивещество в целом, антикварки имеют ту же массу, среднее время жизни и спин, что и их соответствующие кварки, но электрический заряд и другие заряды имеют противоположные знаки.
Кварки – это частицы со спином 1/2, то есть фермионы в соответствии с теоремой Паули о связи спина со статистикой. Они подчиняются принципу запрета Паули, который гласит, что никакие два идентичных фермиона не могут одновременно занимать одно и то же квантовое состояние (в отличие от бозонов, частиц с целым спином, любое количество которых может находиться в одном и том же состоянии). В отличие от лептонов кварки обладают цветовым зарядом, который заставляет их вступать в сильное взаимодействие. В результате притяжения между различными кварками образуются составные частицы, известные как адроны. Независимо друг от друга гипотезу о том, что каждый кварк обладает тремя различными цветовыми состояниями, высказали в 1965 году советские физики Н. Н. Боголюбов, Б. В. Струминский, А. Н. Тавхелидзе, американский – М. Хан и японский – И. Намбу. В 1964 г. подобную гипотезу высказал американский физик О. Гринберг в другом виде.
Кварки, определяющие квантовые числа адронов, называются валентными кварками; кроме того, любой адрон может содержать неопределённое число виртуальных пар кварков и антикварков, которые могут рождаться на короткое время согласно принципу неопределённости и формировать море кварковых пар, не влияющих на его квантовые числа. Есть два семейства адронов: барионы с тремя валентными кварками и мезоны с валентным кварком и антикварком. Наиболее распространёнными барионами являются протон и нейтрон, строительные блоки атомного ядра. Известно большое количество адронов (список барионов и список мезонов), большинство из них различаются по своему кварковому составу и свойствам, зависящих от составляющих их кварков. Существование экзотических адронов с большим количеством валентных кварков, таких как тетракварки (qqqq) и пентакварки (qqqqq), предполагалось с самого начала кварковой модели, но не было обнаружено до начала XXI в.
Элементарные фермионы сгруппированы в три поколения, каждое из которых состоит из двух лептонов и двух кварков. В первое поколение входят верхние и нижние кварки, второе – странный и очарованный кварки и третье – прелестный и истинный кварки. Все поиски четвёртого поколения кварков и других элементарных фермионов потерпели неудачу, и есть веские косвенные доказательства того, что существует не более трёх поколений. Частицы более высокого поколения обычно имеют большую массу и меньшую стабильность, что приводит к их распаду на частицы более низкого поколения посредством слабых взаимодействий. В природе обычно встречаются только кварки первого поколения (верхние и нижние). Более тяжёлые кварки могут образовываться только в столкновениях с высокой энергией (например, при столкновениях с космическими лучами) и быстро распадаться; однако считается, что они присутствовали в течение первых долей секунды после Большого взрыва, когда Вселенная находилась в чрезвычайно горячей и плотной фазе (эпоха кварков). Исследования более тяжёлых кварков ведутся в искусственно созданных условиях, например в ускорителях частиц.
Обладая электрическим зарядом, массой, цветовым зарядом и ароматом, кварки являются единственными известными элементарными частицами, которые участвуют во всех четырёх фундаментальных взаимодействиях современной физики: электромагнетизме, гравитации, сильном взаимодействии и слабом взаимодействии. Гравитация слишком слаба, чтобы иметь отношение к взаимодействиям отдельных частиц, за исключением крайних значений энергии (планковская энергия) и масштабов расстояний (планковская длина). Однако, поскольку успешной квантовой теории гравитации не существует, гравитация не описывается Стандартной моделью.
Кварковая модель была независимо предложена физиками Мюрреем Гелл-Маном и Джорджем Цвейгом в 1964 г. Предложение поступило вскоре после того, как Гелл-Ман в 1961 г. сформулировал систему классификации частиц, известную как Восьмеричный путь, или, выражаясь более техническими терминами, ароматическую симметрию SU(3), оптимизирующую её структуру. В том же году физик Юваль Неэман независимо разработал схему, аналогичную Восьмеричному Пути. До кварковой модели имелись другие модели адронов. Например, модель Сакаты с базисом, состоящим из p, n, Λ и их античастиц, описывала все мезоны и барионы, известные на момент публикации. Модель Гольдгабера использовала p, n, и Κ−. Впоследствии базис расширили до 4 частиц (и 4 античастиц).
Во время зарождения кварковой теории «зоопарк частиц» включал множество адронов, среди прочих частиц. Гелл-Манн и Цвейг утверждали, что они не являются элементарными частицами, а состоят из комбинаци