Какво представляват очарователните кварки и защо са толкова странни
Съществуват шест разновидности на кварките, в това число един, наименуван „ чудноват “. Въпреки това в света на доста дребното, където царува квантовата физика, един куп неща са странни, а евентуално самите обикновени частици са даже още по-странни.
Както горните, по този начин и долните кварки са по-тежки от чаровните кварки (в случая с горните – драстично), само че предходната година беше открито, че чаровните са съставен елемент на протони, макар че са по-тежки от самия протон.
След като откриват, че хипотетичните атоми са формирани от протони, електрони и (понякога) неутрони, физиците научават, че от тях единствено електроните могат да бъдат обикновени частици; протоните и неутроните също пък са формирани от нещо. Тези им съставни елементи нормално са по три броя, което въодушевява физика Мъри Гел-Ман да избере името им от репликата „ Три кварка за Мъстър Марк “ от книгата „ Бдение над Финеган “ на Джеймс Джойс.
Първоначално са били планувани три типа кварки, известни като „ аромати “: прогресивен, низходящ и чудноват. Това наименование наподобява уместно поради склонността им да се събират в триади, макар че странният кварк е доста по-рядък от останалите. Впоследствие се открива, че протоните се състоят от два възходящи кварка и един низходящ, а неутроните имат два низходящи и един прогресивен.
Дори когато кварките са твърдо избрани като съставни елементи на по-екзотични частици, тази ненапълно елементарна картина се оказва незадоволителна. От една страна, не е наложително те да са по три; мезоните са частици, формирани единствено от два кварка, а неотдавна се откриха и тетракварки, формирани от четири.
Пак скоро стана ясно и, че е нужен четвърти кварк, с цел да се изясни държанието на слабото нуклеарно взаимоотношение. Шелдън Глашоу и Джеймс Бьоркен предсказват свойствата на тази парченце и я назовават обаятелен кварк; Глашоу даже получава Нобелова премия за физика за 1979 година
Той споделя, че името идва от „ симетрията, която тя внася в субядрения свят “, балансирайки броя на известните кварки и лептони. Те също по този начин предотвратяват разпада на частици, предсказан от теорията за трите кварка.
Търсенето на доказателства за съществуването на чаровния кварк в последна сметка се оказва сполучливо. Експериментите разкриват, че той имат две-трети от заряда на протона и маса, оценена на към 1275 MeV, спрямо 2,3 и 4,8 MeV за по-често срещаните прогресивен и низходящ кварк. Масата обаче е ненапълно противоречива: защото кварките не съществуват като изолирани частици, а като съставни елементи на други съставни частици, техните маси не могат да бъдат измерени непосредствено и оценките варират. Въпреки това няма подозрение, че те са доста по-тежки от по-обикновените си събратя. По-съществено е, че те са по-масивни даже от цели протони.
Голямата им маса, спрямо възходящите, низходящите и даже със странните, значи, че те не се създават толкоз елементарно. Въпреки това високите количества сила, които се освобождават, когато частици материя и антиматерия се анихилират взаимно, могат да произведат частици, които съдържат чаровни кварки. Същото може да стане и при разпадането на още по-масивните W и Z бозони, носители на слабата нуклеарна мощ. На собствен ред чаровните кварки могат да се разпаднат до долни или странни кварки.
Колкото и солидни да са, те имат по-малко от една-трета от масата на дънния кварк и по-малко от една-стотна от масата на горния кварк, всеки от които е прибавен в зоопарка на частиците след тях.
Частиците, които нормално се състоят от чаровни кварки, като мезон D, имат време на живот, измервано в милиардни елементи от секундата или по-малко. Затова на учените не им се удава да ги учат, а единствено да откриват наличието им по нещата, на които се разпадат.
В продължение на десетилетия физиците допускат, че с изключение на два възходящи и един низходящ кварк, протоните могат да съдържат и по-тежки кварки с дребна възможност за битие. Миналата година екип откри доказателства за тази концепция по отношение на чаровния кварк, като проучва конфликти на протони. Вероятността е толкоз дребна, че чаровните кварки способстват единствено за дребна част от тяхната маса. В резултат на това общата маса на протона – която съчетава три леки кварка, известно количество сила и дребната възможност за обаятелен кварк, е по-малка от тази на чаровния кварк – един от съставените елементи му…
Алтернативният метод да се огледа на това е, че чаровните и античаровните кварки се появяват за доста малко време и по-късно още веднъж изчезват, само че масата на протона е непрекъсната във времето, в това число междинната стойност на късото време, когато кваркът е там, и доста по-дългото време, когато не е там.
Всичко това е толкоз необичайно, че даже доктор Хуан Рохо, един от физиците, разкрили тази информация, признава, че това „ опонира на здравия разсъдък “. Но отхвърлянето на здравия разсъдък постоянно е условие при проучването на квантовата физика. Чаровният кварк обаче наподобява желае учените да стигнат до крайности.
