Готовый перевод String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: Digging into the Nucleus: Quantum Chromodynamics

Копание в ядре: квантовая хромодинамика

Поскольку квантовая физика пыталась проникнуть в ядро атома, требовалась новая тактика.

Квантовая теория атомного ядра и частиц, что его составляют, называется квантовой хромодинамикой (КХД).

Теория струн выросла из попытки объяснить это же поведение.

В объяснении КЭД в предыдущем разделе единственными участниками КЭД были фотон и электрон (и, совсем недолго, позитрон).

По сути, КЭД совершила попытку упростить ситуацию, анализируя только эти два аспекта атома, что удалось благодаря сравнению ядра с огромным, очень удаленным объектом.

С приходом КЭД физики стали готовы к тщательному изучению ядра атома.

Части, составляющие ядро: нуклоны

Ядро атома состоит из частиц, называемых нуклонами, которые делятся на два типа: положительно заряженные протоны и незаряженные нейтроны.

Протоны были открыты в 1919 году, в то время как нейтроны открыли в 1932.

Протон примерно в 1836 раз тяжелее электрона.

Нейтрон примерного одного размера с протоном, потому их пара значительно тяжелее электрона.

Несмотря на разницу в размере у протона и электрона одинаковый электрический заряд, но с разным знаком - у протона заряд положительный, а у электрона - отрицательный.

Рост технологии позволил создавать и конструировать большие и мощные ускорители частиц, которые физики используют, чтобы сталкивать частицы и узнавать, что из этого выходит.

Физики с восторгом стали сталкивать друг с другом протоны в надежде найти то, что внутри них.

По сути, попытка раскрыть тайны нуклонов могла бы напрямую привести к первому пониманию теории струн.

Молодой физик из ЦЕРН применил непонятную математическую формулу, чтобы описать поведение частиц в ускорителе, и этот момент стал многими рассматриваться как отправная точка теории струн.

(Данные события подробнее раскрыты в Главе 10).

Части, составляющие части нуклона: кварки

На сегодняшний день нуклоны известны как тип адронов, которые состоят из частиц помельче, называемых кварками.

Понятие кварков было независимо предложено Марри Гелл-Маном и Джорджем Цвейгом в 1964 году (но название, взятое из романа Джеймса Джойса "Поминки по Финнегану", - чистая заслуга Гелл-Мана), которое от части принесло Гелл-Ману в 1969 году Нобелевскую премию по физике.

Кварки склеены еще одними частицами, называемыми глюонами.

В этой модели как протон, так и нейтрон состоит из трех кварков.

У этих кварков есть квантовые свойства, такие как масса, электрический заряд и спин (см. следующий раздел, в котором объясняется про спин).

Всего имеется шесть ароматов (или типов) кварков, все они наблюдались экспериментально:

Верхний кварк

Нижний кварк

Очарованный кварк

Странный кварк

Истинный кварк

Прелестный кварк

Свойства протона и нейтрона определяются особой комбинацией кварков, которые их составляют.

Например, заряд протона получается путем прибавления электрических зарядов трех кварков внутри него - двух верхних кварков и одного нижнего.

По сути, каждый протон состоит из двух верхних кварков и одного нижнего, поэтому они в точности одинаковы.

Каждый нейтрон идентичен любому другому нейтрону (они состоят из одного верхнего кварка и двух нижних).

В добавок к стандартным свойствам квантовой механики (заряду, массе и спину), у кварков есть еще одно, пришедшее из теории под названием цветной заряд.

По своему принципу он похож на электрический, но это совершенно отдельное свойство, имеющееся у кварков.

Оно бывает трех разновидностей, называемых красным, зеленым и синим

(на самом деле у кварков нет цветов, потому как они гораздо, гораздо меньше длины волны видимого света.

Это просто названия, которые помогают отслеживать типы заряда).

Так как КЭД описывает квантовую теорию электрического заряда, КХД описывает теорию цветового заряда.

Цветовой заряд - это источник понятия "квантовая хромодинамика", потому что по-гречески "хрома" - это "цвет".

Кроме кварков существуют частицы, называемые глюонами.

Глюоны связывают кварки между собой, как резинки (в очень метафорическом смысле).

Эти глюоны являются калибровочными бозонами для мощной ядерной силы, все равно что фотоны - калибровочные бозоны для электромагнетизма (см. дальше раздел о калибровочных бозонах, чтобы больше узнать об этих частицах).

Внимание! Этот перевод, возможно, ещё не готов.
Его статус: перевод редактируется

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/38781/145377

Переводчики: Narmo, Eva_tj