Temel parçacıkların temel özelliklerinin keşfinden sonra. Temel parçacıkların keşfi

Temel bir parçacık, tüm maddenin oluştuğu birincil veya ayrıştırılamaz bir parçacık olarak kabul edilir. Bununla birlikte, modern fizikte "temel parçacık" terimi, maddenin en küçük parçacıklarının büyük bir grubunu adlandırmak için kullanılır. Bu grup protonları, nötronları, elektronları, fotonları, pi-mezonları, müonları, ağır leptonları, üç tip nötrinoları, garip parçacıkları (K-mezonları, hiperonları), çeşitli rezonansları, "büyülü" parçacıkları, upsilon parçacıklarını, "güzel" parçacıkları içerir. , ara bozonlar (W ±, Z 0). Toplamda 500'den fazla parçacık. Maddenin asli unsuru olduğunu iddia eden parçacıklara " gerçekten temel parçacıklar» .

Bilim tarihinde keşfedilen ilk parçacık, elektron- negatif elektrik yükünün taşıyıcısı. Elektron ilk olarak İngiliz fizikçi Joseph tarafından keşfedildi. Thomson, 1897'de 1919'da İngiliz fizikçi Ernest Rutherford keşfetti proton- atom çekirdeğinin bir parçası olan, pozitif yüklü ve bir elektronun kütlesinin 1840 katı kütleye sahip bir parçacık. Çekirdeği oluşturan bir diğer parçacık ise nötron 1932 yılında İngiliz fizikçi James tarafından keşfedilmiştir. Çadwick... Bir parçacık olarak foton kavramı, Alman fizikçi Max'in çalışmasından kaynaklanmaktadır. Tahta, 1900'de elektromanyetik radyasyon enerjisinin kuantizasyonu hakkındaki varsayımı ortaya koyan kişi. Planck'ın fikrinin geliştirilmesinde, Einstein 1905 yılında kurulan Elektromanyetik radyasyon bireysel kuantaların bir akışıdır ( fotonlar) ve bu temelde fotoelektrik etkinin yasalarını açıkladı. Bir fotonun varlığının doğrudan deneysel kanıtı, Amerikalı fizikçiler Robert Millikan (1912) ve A. Compton(1922).

varlık nötrino Wulfgang tarafından ilk hipotez Pauli(1930) ve elektron nötrino deneysel olarak sadece 1962'de Amerikalı fizikçiler F. Reines ve K. Coone tarafından keşfedildi. Keşfedilen ilk antiparçacık pozitron bir elektronun kütlesine sahip, ancak pozitif bir elektrik yüküne sahip. 1953 yılında Amerikalı fizikçi K. Anderson tarafından kozmik ışınların bileşiminde keşfedilmiştir. 1946'da Anderson ve Neddermeier (ABD) kozmik ışınların bileşiminde keşfedilmiştir. müonlar her iki elektrik yükü işaretiyle (µ - ve µ +). Müonların kütlesi yaklaşık 200 elektron kütlesidir ve diğer özellikleri elektron ve pozitrona yakındır. 1947'de kozmik ışınların bir parçası olarak, S. Powell liderliğindeki Amerikalı fizikçiler π - ve π + - keşfettiler. mezonlar... Bu tür parçacıkların varlığı bir Japon fizikçi tarafından öne sürülmüştür. H.Yukawa 1935'te 50'lerin başında. ile büyük bir parçacık grubu keşfedildi. olağandışı özellikler, adlı garip." Bu grubun ilk parçacıkları - K - ve K + - mezonlar, Λ - hiperonlar kozmik ışınların bileşiminde keşfedildi. Parçacık hızlandırıcılarla "garip" parçacıkların sonraki keşifleri yapıldı. 50'lerin başından beri. hızlandırıcılar, EF çalışması için ana araç haline geldi. 1955 yılında açıldı antiproton, 1956 - antinötron, 1960 – antisigma hiperonu, ve 1964'te - en şiddetli hiperon -. 1960 yılında hızlandırıcılar keşfedildi. rezonans parçacıkları... Kararsız ve çok sayıdadırlar, bu nedenle ECH'nin ana bölümünü oluştururlar.

1962'de bilim adamları iki farklı tür olduğunu keşfettiler. nötrino: elektronik ve müon. 1974'te büyük ve aynı zamanda nispeten istikrarlı " büyülenmiş»Parçacıklar (D 0, D +, F +, vb.). 1975'te bir elektron ve bir müonun ağır bir analogu keşfedildi (τ - lepton), 1981'de - " güzel»Parçacıklar ve 1983'te - ara bozonlar(W ± ve Z 0).

Böylece, ECH dünyasının çok karmaşık ve çeşitli olduğu tespit edildi. Arasında temel parçacıklar elektron en iyi bilinen ve kullanılandır. Her şey, Faraday'ın bir elektrolitten bir akım geçirerek elektrotlarda salınan madde miktarını ölçmesiyle başladı ve doğada bir hidrojen iyonunun yüküne eşit en küçük elektrik yükünün olduğu sonucuna vardı.

İngiliz fizikçi J. Stoney, en küçük elektrik yükü için özel bir isim buldu - " elektron". 19. yüzyılın ortalarından itibaren fizikçiler, duvarlara lehimlenmiş elektrotlarla özel cam tüplerde elektrik deşarjları ile deneyler yapmaya başladılar. Gaz tahliye edildiğinde, katotlar ısıtıldığında devredeki akım durmadı. Bu akıma güzel ve gizemli bir parıltı eşlik etti. Akımın boşluktan geçemeyeceği açıktır. Katottan anoda elektriğin aktarılmasına ne ad verilir? katot ışınları... İngiliz fizikçi Joseph Thomson katot ışınlarının doğasını belirledi, deneysel olarak katot ışınlarının en küçük negatif yüklü parçacıkların bir akışı olduğunu gösterdi. Manyetik bir alana bir cam tüp yerleştirerek, katot ışınlarının düz bir çizgiden sapmasını araştırdı ve elektronlar için yükün kütleye (e / me) oranının, aynı orandan bin kat daha büyük olduğunu buldu. Faraday tarafından daha önce kurulan hidrojen iyonları (e / mn).

Thomson, elektronların ve hidrojen iyonlarının aynı temel yükü taşıdığı hipotezini cesaretle kabul ederek, elektronların atomlarla karşılaştırıldığında ihmal edilebilir bir kütleye sahip olduğu sonucuna vardı. Atomun bölünmezliği konusunda bir şüphe vardı. Henri Becquerel tarafından keşfedildi. atomların radyoaktivitesi 1896'da nihayet atomun bölünmezliği hakkındaki iddiaları sarstı. 20. yüzyılın başında Ernest Rutherford, radyum tarafından yayılan üç tip ışın -, β ve γ, β - ışınlarının Thomson'ın gördüğü elektronlarla aynı olduğunu kanıtladı.

Otokontrol için sorular

1. Temel parçacıklar nelerdir?

2. Bilim tarafından kaç tane temel parçacık bulunmuştur?

3. Hangi parçacıklara "gerçekten temel parçacıklar" denir?

4. Bilim tarihinde keşfedilen ilk parçacık hangisidir?

5. Elektronu kim ve ne zaman keşfetti?

6. Protonu kim ve ne zaman keşfetti?

7. Nötronu kim ve ne zaman keşfetti?

8. Fotonu kim ve ne zaman keşfetti?

9. Nötrinoların varlığını kim ve ne zaman önerdi?

10. Deneysel olarak nötrinolar hangi yılda keşfedildi?

11. Pozitronun ilk karşıt parçacığını kim ve ne zaman keşfetti?

12. Mezonların varlığını kim ve ne zaman önerdi?

13. "Garip" denilen büyük bir parçacık grubu hangi yıllarda keşfedildi?

14. "Büyülü" parçacıklar hangi yılda keşfedildi?

15. "Güzel" parçacıklar hangi yılda keşfedildi?

16. Sözde "ara bozonlar" hangi yılda keşfedildi?

17. Atomların radyoaktivitesini kim ve ne zaman keşfetti?

Giriş

1. Temel parçacıkların keşfi

2. Temel parçacık teorileri

2.1. Kuantum elektrodinamiği (QED)

2.2. kuark teorisi

2.3. Elektrozayıf teorisi

2.4. kuantum renk dinamiği

Sonuç

Edebiyat

Giriş.

Yirminci yüzyılın ortalarında ve ikinci yarısında, maddenin temel yapısını inceleyen fizik dallarında gerçekten şaşırtıcı sonuçlar elde edildi. Her şeyden önce, bu, çok çeşitli yeni atom altı parçacıkların keşfinde kendini gösterdi. Bunlara genellikle temel parçacıklar denir, ancak hepsi gerçekten temel parçacıklar değildir. Birçoğu sırayla daha da temel parçacıklardan oluşur.

Atom altı parçacıkların dünyası gerçekten çeşitlidir. Bunlara atom çekirdeğini oluşturan protonlar ve nötronlar ile çekirdek etrafında dönen elektronlar dahildir. Ancak çevremizdeki maddede pratik olarak bulunmayan parçacıklar da vardır. Ömürleri son derece kısadır, saniyenin en küçük kesirleridir. Bu son derece kısa süreden sonra sıradan parçacıklara ayrışırlar. Şaşırtıcı sayıda böyle kararsız kısa ömürlü parçacık vardır: zaten bilinen birkaç yüz tane var.

60'lı ve 70'li yıllarda, yeni keşfedilen atom altı parçacıkların çokluğu, çeşitliliği ve olağandışılığı fizikçilerin kafasını tamamen karıştırmıştı. Bunların sonu yok gibiydi. Bu kadar çok parçacığın ne işe yaradığı tamamen anlaşılmaz. Bu temel parçacıklar, maddenin kaotik ve rastgele parçaları mı? Ya da belki de Evrenin yapısını anlamanın anahtarı onlardadır? Fiziğin sonraki on yıllardaki gelişimi, böyle bir yapının varlığından şüphe duyulmadığını göstermiştir. Yirminci yüzyılın sonunda. fizik, temel parçacıkların her birinin anlamını anlamaya başlar.

Atom altı parçacıkların dünyasında derin ve rasyonel bir düzen vardır. Bu düzen, temel fiziksel etkileşimlere dayanmaktadır.

1. Temel parçacıkların keşfi.

Temel parçacıkların keşfi, 19. yüzyılın sonunda fizik tarafından maddenin yapısının incelenmesinde elde edilen genel ilerlemelerin doğal bir sonucuydu. Atomların optik spektrumları, sıvılarda ve gazlardaki elektriksel olayların incelenmesi, fotoelektrik keşfi, X-ışınları, doğal radyoaktivite, maddenin karmaşık bir yapısının varlığına tanıklık eden kapsamlı çalışmalarla hazırlandı.

Tarihsel olarak, keşfedilen ilk temel parçacık bir elektrondu - atomlardaki negatif bir temel elektrik yükünün taşıyıcısı. 1897'de J.J. Thomson'ın sözde olduğunu tespit etti. katot ışınları, elektron adı verilen küçük parçacıklardan oluşan bir akım tarafından oluşturulur. 1911'de E. Rutherford, alfa parçacıklarını doğal bir radyoaktif kaynaktan ince folyolardan geçirerek çeşitli maddeler, atomlardaki pozitif yükün kompakt oluşumlarda - çekirdeklerde yoğunlaştığını keşfetti ve 1919'da atom çekirdeğinden atılan parçacıklar, protonlar - birim pozitif yüke ve bir elektronun kütlesinden 1840 kat daha büyük kütleye sahip parçacıklar arasında keşfedildi. Çekirdeği oluşturan diğer bir parçacık olan nötron, 1932'de J. Chadwick tarafından a-parçacıklarının berilyum ile etkileşimini incelerken keşfedildi. Bir nötronun kütlesi protonunkine yakındır, ancak elektrik yükü yoktur. Nötronun keşfi, parçacıkların tanımlanmasını tamamladı - yapısal elemanlar atomlar ve çekirdekleri.

Bir parçacığın varlığı hakkında sonuç elektromanyetik alan- foton - M. Planck'ın (1900) çalışmasından kaynaklanmaktadır. Bir kara cisimden gelen elektromanyetik radyasyon enerjisinin nicelleştirildiğini varsayarak, Planck radyasyon spektrumu için doğru formülü elde etti. Planck'ın fikrini geliştiren A. Einstein (1905), elektromanyetik radyasyonun (ışık) aslında bireysel kuantaların (fotonlar) bir akışı olduğunu öne sürdü ve bu temelde fotoelektrik etki yasalarını açıkladı. Bir fotonun varlığına ilişkin doğrudan deneysel kanıt, R. Milliken (1912-1915) ve A. Compton (1922) tarafından verildi.

Neredeyse madde ile etkileşime girmeyen bir parçacık olan bir nötrino'nun keşfi, W. Pauli'nin (1930) teorik tahmininden kaynaklanmaktadır; bu, böyle bir parçacığın doğuşunun varsayımından dolayı, zorlukları ortadan kaldırmayı mümkün kılmıştır. radyoaktif çekirdeklerin beta bozunması süreçlerinde enerjinin korunumu yasası. Nötrinoların varlığı sadece 1953'te deneysel olarak doğrulandı (F. Reines ve K. Cowen, ABD).

30'lardan 50'lerin başına kadar. temel parçacıkların incelenmesi, kozmik ışınların incelenmesiyle yakından ilişkiliydi. 1932'de, kozmik ışınların bileşiminde, K. Anderson bir pozitron (e +) keşfetti - elektron kütlesine sahip, ancak pozitif elektrik yükü olan bir parçacık. Pozitron, keşfedilen ilk antiparçacıktı. e + 'nın varlığı, pozitronun keşfinden kısa bir süre önce P. Dirac (1928-31) tarafından geliştirilen elektronun göreceli teorisinden doğrudan geldi. 1936'da Amerikalı fizikçiler K. Anderson ve S. Neddermeier, ozmik ışınları - kütlesi yaklaşık 200 elektron kütlesi olan, ancak özellikleri şaşırtıcı şekilde e-, e + ile benzer olan parçacıkları - çalışırken (elektrik yükünün her iki işaretine de sahip) müonları keşfettiler.

1947'de ayrıca kozmik ışınlarda, S. Powell'ın grubu, protonların çekirdeklerdeki nötronlarla etkileşiminde önemli bir rol oynayan 274 elektron kütlesi kütlesine sahip p + ve p - mezonları keşfetti. Bu tür parçacıkların varlığı 1935 yılında H. Yukawa tarafından ileri sürülmüştür.

40'ların sonu - 50'lerin başı "garip" olarak adlandırılan olağandışı özelliklere sahip büyük bir parçacık grubunun keşfiyle işaretlendi. Bu grubun ilk parçacıkları K + - ve K - mezonlar, L-, S + -, S- -, X- hiperonlar kozmik ışınlarda keşfedildi, daha sonra hızlandırıcılarda garip parçacık keşifleri yapıldı - yoğun akışlar yaratan tesisler. hızlı protonlar ve elektronlar. Hızlandırılmış protonlar ve elektronlar, maddeyle çarpıştıklarında, çalışmanın konusu haline gelen yeni temel parçacıkların ortaya çıkmasına neden olur.

50'lerin başından beri. hızlandırıcılar, temel parçacıkların incelenmesi için ana araç haline geldi. 70'lerde. hızlandırıcılarda hızlandırılan parçacıkların enerjileri, onlarca ve yüz milyarlarca elektron volt (GeV) olarak gerçekleşti. Parçacıkların enerjilerini artırma arzusu, yüksek enerjilerin maddenin yapısını daha küçük mesafelerde inceleme olasılığını açmasından kaynaklanır, çarpışan parçacıkların enerjisi o kadar yüksek olur. Hızlandırıcılar, yeni veri elde etme oranını önemli ölçüde artırdı ve kısa sürede mikro dünyanın özellikleri hakkındaki bilgimizi genişletti ve zenginleştirdi. Hızlandırıcıların garip parçacıkları incelemek için kullanılması, özelliklerini, özellikle de bozunmalarının özelliklerini daha ayrıntılı olarak incelemeyi mümkün kıldı ve kısa süre sonra önemli bir keşfe yol açtı: operasyon sırasında bazı mikro işlemlerin özelliklerini değiştirme olasılığının açıklanması. ayna yansıması - sözde. boşluk ihlali, parite (1956). Milyarlarca elektron volt enerjiye sahip proton hızlandırıcıların devreye alınması, ağır karşıt parçacıkların keşfedilmesini mümkün kıldı: antiproton (1955), antineutron (1956), antisigma-hiperonlar (1960). 1964'te en ağır hiperon W- (yaklaşık iki proton kütlesi kütlesi ile) keşfedildi. 1960'larda. hızlandırıcılarda açıldı Büyük sayı son derece kararsız (diğer kararsız temel parçacıklarla karşılaştırıldığında) "rezonans" adı verilen parçacıklar. Çoğu rezonansın kütlesi protonun kütlesini aşar. Bunlardan ilki, D1 (1232), 1953'ten beri bilinmektedir. Temel parçacıkların büyük kısmını rezonansların oluşturduğu ortaya çıktı.

1962'de iki farklı nötrino olduğu bulundu: elektron ve müon. 1964 yılında, sözde korunmaz. birleşik parite (Li Tsung-tao ve Yang Zhen-ning tarafından ve bağımsız olarak 1956'da L. D. Landau tarafından tanıtıldı), bu, zaman yansıtma işlemi sırasında fiziksel süreçlerin davranışına ilişkin olağan görüşlerin gözden geçirilmesi ihtiyacı anlamına gelir.

1974'te, büyük (3-4 proton kütlesi) ve aynı zamanda, rezonanslar için alışılmadık derecede uzun bir ömre sahip, nispeten kararlı y-parçacıkları keşfedildi. Yeni bir temel parçacık ailesi ile yakından ilişkili oldukları ortaya çıktı - ilk temsilcileri (D0, D +, Lс) 1976'da keşfedilen “büyülü”. 1975'te ağır bir analogun varlığı hakkında ilk bilgi bir elektron ve bir müon (ağır lepton t) elde edildi. 1977'de kütlesi yaklaşık on proton kütlesi olan частицы-parçacıklar keşfedildi.

Böylece, elektronun keşfinden bu yana geçen yıllar boyunca, maddenin çok sayıda çeşitli mikropartikülleri tanımlanmıştır. Temel parçacıkların dünyasının oldukça karmaşık olduğu ortaya çıktı. Keşfedilen temel parçacıkların özelliklerinin pek çok açıdan beklenmedik olduğu ortaya çıktı. Bunları tanımlamak için, elektrik yükü, kütle, açısal momentum gibi klasik fizikten ödünç alınan özelliklere ek olarak, özellikle garip temel parçacıkları - tuhaflığı tanımlamak için birçok yeni özel özelliği tanıtmak gerekiyordu (K. Nishijima, M. Gell-Man , 1953), “büyülü” temel parçacıklar - “çekicilik” (Amerikalı fizikçiler J. Bjorken, S. Glashow, 1964); zaten verilen özelliklerin adları, onlar tarafından tanımlanan temel parçacıkların olağandışı özelliklerini yansıtmaktadır.

Ders çalışma iç yapıİlk adımlarından itibaren temel parçacıkların madde ve özelliklerine, birçok köklü kavram ve kavramın radikal bir revizyonu eşlik etti. Maddenin küçükteki davranışını yöneten yasalar, yasalardan çok farklı çıktı. Klasik mekanik ve tanımları için tamamen yeni teorik yapılar gerektiren elektrodinamik.

Ve gerekli miktarlar. İlk verilerden istenilen değerlere geçmek için yapılması gereken işlemler dizisine algoritma denir. 2. Temel parçacık modellerinin tarihsel gelişimi 2.1 Temel parçacık fiziğinin gelişiminde üç aşama Birinci Aşama. Elektrondan pozitrona: 1897-1932 (Temel parçacıklar - "Demokritos'un atomları" daha derin bir seviyede) Yunanlılar ...

Sınırlı sayıda fenomen: Newton mekaniği veya teknolojinin optimal veya mükemmel yaratılmasından çok uzak: Titanic gemisi, Tu-144 uçak, Concorde, Çernobil nükleer santrali, uzay gemileri"Shuttle" dizisi ve çok daha fazlası. 3. Geliştirme sistem yaklaşımı bilimde 3.1 Fiziksel bilgiyi sistematikleştirmeye yönelik erken girişimler Hakkında bilgiyi sistematize etmeye yönelik ilk gerçekten başarılı girişim ...

III Mikrokozmos

Hareket ve fiziksel etkileşim.

Modern fiziğin ve kuantum mekaniğinin temel ilkeleri: simetri ilkesi, tamamlayıcılık ilkesi ve belirsizlik ilişkileri, üst üste gelme ilkesi, yazışma ilkesi. Mikro dünyanın yapısının ve mekaniğinin tanımında "Apophatizm".

"Her Şeyin Teorisi"nin inşasına yönelik eğilimlerin teolojik anlayışı.

Çalışma için literatür:

1. Barbur İ. Din ve Bilim: Tarih ve Günümüz. - M.: İncil-İlahiyat Enstitüsü St. ap. Andrey, 2001. - S. 199-216; 230-238; 253-256. (Elektronik kaynak: http://www.mpda.ru/publ/text/59427.html)

2. AA Gorelov kavramlar modern doğa bilimi... - M.: Yüksek öğretim, 2006. - C. 110-120.

3. Yeşil B. Zarif bir evren. Süper sicimler, gizli boyutlar ve kesin bir teori arayışı: Per. İngilizceden - M.: KomKniga, 2007.

4. Yeşil B. Kozmosun dokusu: Uzay, zaman ve gerçekliğin dokusu: Per. İngilizceden - E.: URSS, 2009.

5. AI Osipov Gerçeği arayan aklın yolu. - SPb.: Satis, 2007 .-- S. 100-110.

6. Sadokhin A.P. Modern doğa bilimi kavramları: bir ders dersi. - E.: Omega-L, 2006 .-- S. 64-78.

7. Feynman R., Fiziksel yasaların doğası. - M.: Nauka, 1987. (Elektronik kaynak: http://vivovoco.rsl.ru/VV/Q_PROJECT/FEYNMAN/CONT.HTM)

Temel parçacıkların keşfinin tarihi: atomlar, hadronlar, kuarklar, sicimler.

Antik Yunan filozofları Leucippus (Λεύκιππος, MÖ V yüzyıl) ve Democritus (Δημόκριτος; c. 460 BC - c. 370 BC) - atomizmin kurucularına göre, dünya atomlar- birbirine yapışan ve tüm canlı ve cansızları oluşturan en küçük bölünmez parçacıklar.

18. yüzyıla kadar. atomun temel olduğu anlaşıldı kimyasal olarak bölünmez parçacık, iken molekül, - bir maddenin özelliklerini koruyan temel bir parçacığı, - belirli "çeşitlerden" atomlardan oluşur. Aynı türden atomlara element adı verildi. 1869'da Dmitry Ivanovich Mendeleev, Periyodik tablo 64 element dahil (Ekim 2009 itibariyle, 117 kimyasal elementler 94'ü doğada bulunan (bazıları sadece eser miktarlarda) 1'den 116'ya ve 118'e kadar olan seri numaraları ile geri kalan 23'ü yapay olarak elde edilir. nükleer reaksiyonlar).

Ancak, zaten 1910'larda. fizikçiler atomun bölünebilir olduğu sonucuna varırlar (ἄτομος - bölünmez!). Atomun değiştirilmiş postülaları olan "gezegensel" modelinin kabul gördüğü bir dizi atom modeli yaratılmıştır (E. Rutherford, Ernest Rutherford; 1871 - 1937, N. Bohr, Niels Bohr; 1885 - 1962) .

Atomun gezegen modeli, radyasyon spektrumunun doğrusal doğası gerçeğiyle temel bir çelişki nedeniyle kısa sürede uygunsuz bulundu: pozitif yüklü bir çekirdeğin etrafında dönen bir elektron sürekli olarak ışıma yapar, yani enerji kaybeder ve yakında kaçınılmaz olarak "düşmesi gerekir". "çekirdeğin üzerine. Durum, Bohr'un elektronun sürekli olarak enerji kaybedemeyeceği varsayımlarıyla düzeltildi, radyasyon, alt yörüngeye atlama benzeri bir geçişin bir sonucu olarak ortaya çıkıyor. yaratık kuantum teorisi 1920'lerde atom, Bohr'un varsayımlarının terk edilmesi gerektiğini gösterdi. Aynı zamanda, atom çekirdeği kavramı, Rutherford'un 20. yüzyılın başında alfa parçacıklarının saçılması üzerine yaptığı deneylerden sonrakiyle aynı kaldı: çekirdek, protonlardan ve bazılarından oluşur, daha az elektronlar. Nötron, 1932'de İngiliz fizikçi J. Chadwick (1891 - 1974) tarafından keşfedildi. Sonra bir sonraki drama eylemi geldi. Beta bozunması sırasında çekirdekten kaçan elektronun, çekirdekte bulunan elektronlardan biri olduğuna inanılıyordu. Ama artık çekirdeğin proton ve nötronlardan oluştuğu biliniyordu. Elektron nereden geliyor? Seçkin İtalyan fizikçi E. Fermi (Enrico Fermi; 1901 - 1954) paradoksal bir hipotez öne sürdü. Çekirdekte elektron yoktur, bozunma sırasında bir elektron doğar ve nötron bir protona dönüşür. Soruna böyle bir çözüm o kadar kabul edilemez görünüyordu ki, saygın Nature dergisi Fermi'nin bu konudaki makalesini yayınlamayı reddetti. Bu, bir parçacığın enerjiden doğuşunun ilk örneğidir. Garip fikirler zinciri burada bitmedi. Japon teorik fizikçi Hideki Yukawa (1907 - 1981), nükleonların sıfır olmayan bir kütleye sahip bir parçacıkla değiştirilmesinin bir sonucu olarak, nükleonları çekirdekte tutan bir kuvvetin ortaya çıktığı basit bir fiziksel model inşa etti. Yukawa ayrıca bu "sanal" parçacığın kütlesini de hesapladı. Ancak, o zamanın fizikçilerinin kavramlarına göre, bir parçacık serbest halde de bulunursa var olarak kabul edilebilir. Kozmik ışınlarda bir Yukawa parçacığı arandı ve görünüşe göre parçacık bulundu. Ancak bulunan parçacık, Yukawa parçacığından daha düşük bir kütleye sahipti. Ek olarak, bulunan parçacığın bir elektrona benzer, ancak daha ağır olduğuna dair veriler ortaya çıktı. Daha sonra parçacık mu-meson (Yunanca μέσος - orta) olarak adlandırıldı. Arama devam etti ve kırklı yıllarda tamamen uygun başka bir parçacık bulundu (pi-mezon olarak adlandırıldı). 1948'de Yukawa Nobel Ödülü'nü aldı.

Böylece fizikçiler, sanal bir durumda parçacıkların varlığının olasılığını fark ettiler, yani çekirdek bölündüğünde parçacık algılanmaz, ancak aslında çekirdekteki nükleonların karşılıklı çekimini sağlar. Sadece atomların bölünmez olduğu değil, aynı zamanda çekirdeklerini oluşturan "tuğlaların" - protonlar ve nötronlar olduğu ortaya çıktı.

1960'larda. Bu parçacıkların ayrıca kesirli pozitif veya negatif yüklü daha küçük parçacıklardan oluştuğu kanıtlandı ( 1 /3. e veya 2/3 e) - kuarklar... "Temel" parçacıkların belirli alt birimlerden oluştuğu hipotezi ilk olarak 1964 yılında Amerikalı fizikçiler M. Gell-Mann (1929 doğumlu) ve J. Zweig (1937 doğumlu) tarafından ortaya atıldı. 1969'dan 1994'e kadar olan dönemde. kuarkların var olma olasılığını deneysel olarak, en azından dolaylı olarak kanıtlamayı başardı.

"Kuark" kelimesi Gell-Mann tarafından ödünç alınmıştır. kurgu romanı J. Joyce'un "Finnegans Wake", bölümlerden birinde "Üç kuark for Muster Mark!" (genellikle "M. Mark için üç kuark!" olarak çevrilir). Bu ifadedeki "kuark" kelimesinin kendisi, sözde deniz kuşlarının çığlığı için bir yansımadır veya Alman argosunda "saçmalık" gibi bir anlama gelir.

Kuarklar özerk olarak, "kendi başlarına" değil, yalnızca bir sistemde - "temel" bir parçacık (proton, nötron, vb.) ve " renk "(" kırmızı, "mavi", "yeşil", "anti-kırmızı", "anti-mavi", "anti-yeşil"). Bir sistemde birleştirilmiş 2 veya 3 kuarkın toplam yükü tamsayı (0 veya 1) olmalıdır. Renklerin toplamı da sıfırdır (beyaz).

Kuarklar, güçlü fiziksel etkileşim nedeniyle birbirlerine "yapışır". Kuarkların elektromanyetik ve zayıf etkileşimlerde de yer aldığı öne sürülmüştür. Ayrıca, ilk durumda, kuarklar renklerini ve aromalarını değiştirmezler ve ikinci durumda, aromayı değiştirerek rengi korurlar.

Toplamda, yirminci yüzyılda yaklaşık 400 temel parçacık keşfedildi. Bazıları, yukarıda belirtildiği gibi belirli bir yapıya sahiptir (proton, nötron), diğerleri ise yapısızdır (elektron, nötrino, foton, kuark).

Temel parçacıkların oldukça fazla sayıda parametresi vardır; bu nedenle, aşağıda verilen sınıflandırmalarının birkaç standart türü vardır.

1. Bir parçacığın geri kalan kütlesi ile (bir elektronun kalan kütlesi ile ilişkili olarak belirlenen, bir kütleye sahip tüm parçacıkların en hafifi olarak kabul edilen dinlenme kütlesi):

fotonlar(φῶς, φωτός - ışık) - durgun kütlesi olmayan ve ışık hızında hareket eden parçacıklar;

leptonlar(λεπτός - hafif) - hafif parçacıklar (elektron ve farklı şekiller nötrino);

mezonlar(μέσος - orta, ara) - bir ila bin elektron kütlesi arasında bir kütleye sahip orta parçacıklar;

baryonlar(βαρύς - ağır) - binden fazla elektron kütlesine sahip ağır parçacıklar (protonlar, nötronlar, hiperonlar, birçok rezonans).

2. Elektrik yükü ile, her zaman temel yük biriminin bir katı - sayma yükleri birimi olarak kabul edilen bir elektronun (-1) yükü. Parçacık yükü negatif, pozitif veya sıfır olabilir. Yukarıda bahsedildiği gibi, kuarklar kesirli bir elektrik yükü ile karakterize edilir.

3. Bazı temel parçacıkların yer aldığı fiziksel etkileşim türüne göre (aşağıya bakın). Bu göstergeye göre, üç gruba ayrılabilirler:

· hadronlar(ἁδρός - ağır, büyük, güçlü), elektromanyetik, güçlü ve zayıf etkileşimlere (mezonlar ve baryonlar) katılan;

· leptonlar, sadece elektromanyetik ve zayıf etkileşimlere katılmak;

· parçacıklar - etkileşim taşıyıcıları (fotonlar- elektromanyetik etkileşimin taşıyıcıları, gluonlar - güçlü etkileşim taşıyıcıları, ağır vektör bozonlar- zayıf etkileşimin taşıyıcıları, varsayımsal gravitonlar - yerçekimi etkileşimi sağlayan parçacıklar).

4. Parçacık ömrüne göre:

· kararlı "uzun ömürlü"(foton, nötrino, nötron, proton, elektron; ömür boyu - sonsuza kadar);

· yarı kararlı (rezonanslar); kullanım ömrü 10 -24 -10 -26 s; elektromanyetik ve zayıf etkileşimler sonucu bozunma;

· kararsız(çoğu temel parçacık; ömürleri 10 -10 - 10 -24 s'dir).

5. Arkada (İngilizce'den. çevirmek- mil, burgu (Xia)) - kendi anı bir parçacığın momentumu (momentumu), iç serbestlik derecesi, ek bir fiziksel durum sağlar. Herhangi bir değer alabilen klasik açısal momentumun aksine, spin sadece beş olası değer alır. Bir tamsayı (0, 1, 2) veya yarım tamsayı (1/2 (elektron, proton, nötron), 3/2 (omega-hiperon)) sayısı olabilir. Yarı tamsayı spinli parçacıklara denir. fermiyonlar, ve tamsayı ile - bozonlar(1 spinli fotonlar; mezonlar - 0; gravitonlar - 2).

Her parçacığın kendi antiparçacığı (madde ve antimadde) vardır. Buluştuklarında karşılıklı yıkım (imha) meydana gelir ve büyük miktarda enerji açığa çıkar.

Temel parçacıkların özelliklerinde bulunan düzenlilikler ve bunların "ailelere" veya "nesillere" bölünmesi, özelliklerini belirleyen içsel derin düzenliliklerin varlığı sorununu gündeme getirmeyi mümkün kıldı (şemaya bakın).

Mikro dünyanın yapısını açıklayan teoriler vardır (örneğin, Standart Model). 1970 lerde. çok orijinal sicim teorisi(John Henry Schwartz, Schwartz, b. 1941; G. Veneziano, Gabriele Veneziano; b. 1942; M. Green, Michael Greene ve diğerleri). sicim teorisi- fiziğin birçok dalı gibi nokta parçacıkları değil, tek boyutlu genişletilmiş çalışmaları inceleyen matematiksel fiziğin yönü geometrik nesneler- kuantum Teller... Teori, tüm temel parçacıkların ve etkileşimlerinin, salınımların (uyarılmış durumlar) ve ultramikroskopik enerji kuantum dizilerinin sözde mertebesindeki ölçeklerdeki etkileşimlerinin bir sonucu olarak ortaya çıktığı hipotezine dayanmaktadır. Planck uzunluğu 10 −33 m, tıpkı bir müzik aletinin telinin titreşmesiyle farklı frekanslardaki seslerin üretilmesi gibi. Ayrıca, uzay ve zamanın kendisi, belirli sicim titreşim modlarının türevleri olarak kabul edilir. Bu titreşen sicimlerden sayısız sayıda oluşan evren, sesli bir "kozmik senfoni" gibidir. Bir dizi karara rağmen mevcut sorunlar sicim teorisi şu anda esas olarak deneysel doğrulama gerektiren matematiksel bir soyutlama olarak kalmaktadır.

Temel parçacıkların keşfi, 19. yüzyılın sonunda fizik tarafından maddenin yapısının incelenmesinde elde edilen genel başarıların doğal bir sonucuydu.

Atomların optik spektrumları, sıvılarda ve gazlardaki elektriksel olayların incelenmesi, fotoelektrik keşfi, X-ışınları, doğal radyoaktivite, maddenin karmaşık bir yapısının varlığına tanıklık eden kapsamlı çalışmalarla hazırlandı.

Tarihsel olarak, keşfedilen ilk temel parçacık, atomlardaki negatif bir temel elektrik yükünün elektron taşıyıcısıydı. 1897'de J.J. Thomson, katot ışınlarının elektron adı verilen küçük parçacıklardan oluşan bir akım tarafından oluşturulduğunu tespit etti.

1911'de, doğal bir radyoaktif kaynaktan alfa parçacıklarını çeşitli maddelerin ince folyolarından geçiren E. Rutherford, atomlardaki pozitif bir yükün kompakt oluşumlarda - çekirdeklerde yoğunlaştığını keşfetti ve 1919'da atomdan atılan parçacıklar arasında protonlar buldu. çekirdek - birim pozitif yüke ve bir elektronun kütlesinin 1840 katı kütleye sahip parçacıklar. Çekirdeği oluşturan diğer bir parçacık olan nötron, 1932'de J. Chadwick tarafından a-parçacıklarının berilyum ile etkileşimini incelerken keşfedildi. Bir nötronun kütlesi protonunkine yakındır, ancak elektrik yükü yoktur. Nötronun keşfi, parçacıkların tanımlanmasını tamamladı - atomların yapısal elemanları ve çekirdekleri.

Bir elektromanyetik alan parçacığının - bir foton - varlığına ilişkin sonuç, M. Planck'ın (1900) çalışmasından kaynaklanmaktadır. Bir kara cisimden gelen elektromanyetik radyasyon enerjisinin nicelleştirildiğini varsayarak, Planck radyasyon spektrumu için doğru formülü elde etti. Planck'ın fikrini geliştiren A. Einstein (1905), elektromanyetik radyasyonun (ışık) aslında bireysel kuantaların (fotonların) bir akışı olduğunu öne sürdü ve bu temelde fotoelektrik etki yasalarını açıkladı. Bir fotonun varlığına ilişkin doğrudan deneysel kanıt, R. Millikan (1912-1915) ve A. Compton (1922) tarafından verildi.

30'lardan 50'lerin başına kadar. temel parçacıkların incelenmesi, kozmik ışınların incelenmesiyle yakından ilişkiliydi. 1932'de, kozmik ışınların bileşiminde, K. Anderson bir pozitron (e +) keşfetti - elektron kütlesine sahip, ancak pozitif elektrik yükü olan bir parçacık. Pozitron, keşfedilen ilk antiparçacıktı. e + 'nın varlığı, pozitronun keşfinden kısa bir süre önce P. Dirac (1928-31) tarafından geliştirilen elektronun göreceli teorisinden doğrudan geldi. 1936'da Amerikalı fizikçiler K. Anderson ve S. Neddermeier, kozmik ışınları - kütleleri yaklaşık 200 elektron kütlesi olan, ancak özellikleri şaşırtıcı bir şekilde e-, e +'ya yakın olan parçacıkları - incelerken (her iki elektrik yükünün işaretine ait) müonları keşfettiler.

50'lerin başından beri. hızlandırıcılar, temel parçacıkların incelenmesi için ana araç haline geldi. 70'lerde. hızlandırıcılarda hızlandırılan parçacıkların enerjileri, onlarca ve yüz milyarlarca elektron volt (GeV) olarak gerçekleşti. Parçacıkların enerjilerini artırma arzusu, yüksek enerjilerin maddenin yapısını daha küçük mesafelerde inceleme olasılığını açmasından kaynaklanır, çarpışan parçacıkların enerjisi o kadar yüksek olur. Hızlandırıcılar, yeni veri elde etme oranını önemli ölçüde artırdı ve kısa sürede mikro dünyanın özellikleri hakkındaki bilgimizi genişletti ve zenginleştirdi. Hızlandırıcıların garip parçacıkları incelemek için kullanılması, özelliklerini, özellikle bozunmalarının özelliklerini daha ayrıntılı olarak incelemeyi mümkün kıldı ve kısa sürede önemli bir keşfe yol açtı: operasyon sırasında bazı mikro işlemlerin özelliklerini değiştirme olasılığının açıklanması. ayna yansımasının - boşlukların ihlali, parite (1956). Milyarlarca elektron volt enerjiye sahip proton hızlandırıcıların devreye alınması, ağır karşıt parçacıkların keşfedilmesini mümkün kıldı: antiproton (1955), antineutron (1956), antisigma-hiperonlar (1960). 1964'te en ağır hiperon W- (yaklaşık iki proton kütlesi kütlesi ile) keşfedildi. 1960'larda. hızlandırıcılarda, "rezonans" olarak adlandırılan çok sayıda son derece kararsız (diğer kararsız temel parçacıklarla karşılaştırıldığında) parçacıklar keşfedildi. Çoğu rezonansın kütlesi protonun kütlesini aşar. Bunlardan ilki olan D1, 1953'ten beri piyasada. Rezonansların temel parçacıkların büyük kısmını oluşturduğu ortaya çıktı.

1962'de iki farklı nötrino olduğu bulundu: elektron ve müon. 1964 yılında, sözde korunmaz. birleşik parite (Li Tsung-dao ve Yang Zhen-ning tarafından ve bağımsız olarak 1956'da L.D. Landau tarafından tanıtıldı), bu, zaman yansıtma işlemi sırasında fiziksel süreçlerin davranışına ilişkin olağan görüşlerin gözden geçirilmesi ihtiyacı anlamına gelir.

1974'te, büyük (3-4 proton kütlesi) ve aynı zamanda, rezonanslar için alışılmadık derecede uzun bir ömre sahip, nispeten kararlı y-parçacıkları keşfedildi. Yeni bir temel parçacık ailesi ile yakından ilişkili oldukları ortaya çıktı - ilk temsilcileri (D0, D +, Lс) 1976'da keşfedilen "büyülü". 1975'te ağır bir analogun varlığı hakkında ilk bilgi bir elektron ve bir müon (ağır lepton t) elde edildi. 1977'de kütlesi yaklaşık on proton kütlesi olan Ў-parçacıkları keşfedildi.

varlık temel parçacıklar bilim adamları nükleer süreçlerin çalışmasında keşfettiler, bu nedenle, 20. yüzyılın ortalarına kadar, temel parçacık fiziği bir bölümdü. nükleer Fizik... Şu anda, fiziğin bu dalları birbirine yakındır, ancak bağımsızdır, incelenen birçok problemin ortak özelliği ve kullanılan araştırma yöntemleri ile birleştirilmiştir. Temel parçacık fiziğinin ana görevi, temel parçacıkların doğası, özellikleri ve karşılıklı dönüşümlerinin incelenmesidir.

Dünyanın şunlardan oluştuğu fikri temel parçacıklar , sahip uzun Hikaye... İlk kez, çevredeki tüm nesneleri oluşturan en küçük görünmez parçacıkların varlığı fikri, MÖ 400 yıllarında Yunan filozofu Demokritos tarafından dile getirildi. Bu parçacıklara atom yani bölünemez parçacıklar adını verdi. Bilim, atom kavramını ancak 19. yüzyılın başında kullanmaya başladı, bu temelde bir dizi kimyasal fenomeni açıklamanın mümkün olduğu zaman. XIX yüzyılın 30'larında, M. Faraday tarafından geliştirilen elektroliz teorisinde, bir iyon kavramı ortaya çıktı ve temel yükün ölçümü gerçekleştirildi. XIX'in sonu yüzyıl, radyoaktivite olgusunun (1896, A. Becquerel) keşfedilmesinin yanı sıra elektronların (1897, J. Thomson) ve a-parçacıklarının (1899, E. Rutherford) keşfiyle damgasını vurdu. 1905'te fizik, elektromanyetik alanın kuantum kavramını geliştirdi - fotonlar (A. Einstein).

1911'de atom çekirdeği keşfedildi (E. Rutherford) ve sonunda atomların karmaşık bir yapıya sahip olduğu kanıtlandı. 1919'da Rutherford, bir dizi elementin atom çekirdeğinin fisyon ürünlerinde protonları keşfetti. 1932'de J. Chadwick nötronu keşfetti. Atomların çekirdeklerinin de atomların kendileri gibi karmaşık bir yapıya sahip olduğu ortaya çıktı. Çekirdek yapısının proton-nötron teorisi ortaya çıktı (D. D. Ivanenko ve V. Heisenberg). Aynı 1932'de kozmik ışınlarda bir pozitron keşfedildi (K. Anderson). Pozitron, elektronla aynı kütleye ve aynı (modulo) yüke sahip pozitif yüklü bir parçacıktır. Pozitronun varlığı 1928'de P. Dirac tarafından tahmin edildi. Bu yıllarda protonların ve nötronların karşılıklı dönüşümleri keşfedildi ve araştırıldı ve bu parçacıkların da doğanın değişmez temel "tuğlaları" olmadığı ortaya çıktı. 1937'de, kozmik ışınlarda 207 elektron kütlesi kütleye sahip parçacıklar keşfedildi. müonlar (μ-mezonlar). Daha sonra 1947-1950'de açıldı şakayık (yani π-mezonlar), modern kavramlara göre, çekirdekteki nükleonlar arasındaki etkileşimi gerçekleştiren. Sonraki yıllarda, yeni keşfedilen parçacıkların sayısı hızla artmaya başladı. Bu, kozmik ışınların çalışmaları, hızlandırıcı teknolojisinin gelişimi ve nükleer reaksiyonların incelenmesi ile kolaylaştırıldı.

Şu anda, genellikle temel olarak adlandırılan yaklaşık 400 alt nükleer parçacık bilinmektedir. Bu parçacıkların büyük çoğunluğu kararsız... Tek istisna foton, elektron, proton ve nötrinodur. Diğer tüm parçacıklar, düzenli aralıklarla, doğal diğer parçacıklara dönüşmesi. Kararsız temel parçacıklar, yaşam süreleri açısından birbirlerinden büyük ölçüde farklıdır. En uzun ömürlü parçacık nötrondur. Nötron ömrü yaklaşık 15 dakikadır. Diğer parçacıklar çok daha kısa bir süre için "yaşar". Örneğin, bir μ mezonunun ortalama ömrü 2,2 · 10 –6 s ve nötr bir π mezonu 0,87 · 10 –16 s'dir. Birçok büyük parçacık - hiperonlar - 10–10 s mertebesinde ortalama bir ömre sahiptir.

Ömrü 10-17 s'yi geçen onlarca parçacık vardır. Mikro dünya ölçeğinde, bu önemli bir zamandır. Bu tür parçacıklara denir nispeten istikrarlı ... Çoğu kısa ömürlü temel parçacıkların ömürleri 10 –22 –10 –23 s mertebesindedir.

Karşılıklı dönüşüm yeteneği, tüm temel parçacıkların en önemli özelliğidir. Doğabilir ve yok edilebilirler (yayılabilir ve emilebilirler). Bu aynı zamanda kararlı parçacıklar için de geçerlidir, tek fark, kararlı parçacıkların dönüşümlerinin kendiliğinden değil, diğer parçacıklarla etkileşime girdiğinde meydana gelmesidir. Bir örnek yok etme (yani kaybolma) yüksek enerjili fotonların üretimi ile birlikte bir elektron ve bir pozitron. Ters işlem de gerçekleşebilir - doğum elektron-pozitron çifti, örneğin yeterince yüksek enerjili bir foton bir çekirdekle çarpıştığında. Proton ayrıca elektron için pozitron gibi tehlikeli bir çifte sahiptir. denir antiproton ... Antiprotonun elektrik yükü negatiftir. Şu anda antiparçacıklar tüm parçacıklarda bulunur. Karşı parçacıklar parçacıklara karşıdır çünkü herhangi bir parçacık kendi karşı parçacığıyla karşılaştığında yok olurlar, yani her iki parçacık da yok olur ve radyasyon kuantumuna veya başka parçacıklara dönüşür.

Nötronun bile bir antiparçacığı olduğu bulundu. Nötron ve antinötron, yalnızca manyetik moment ve baryon yükü olarak adlandırılan işaretlerde farklılık gösterir. Atomların varlığı mümkündür. antimaddeçekirdekleri antinükleonlardan, kabuğu ise pozitronlardan oluşur. Antimaddenin madde ile yok edilmesi sırasında, kalan enerji radyasyon kuantumunun enerjisine dönüştürülür. Bu, nükleer ve termonükleer reaksiyonlar sırasında açığa çıkandan önemli ölçüde üstün olan muazzam bir enerjidir.

Bugüne kadar bilinen çeşitli temel parçacıklarda, az çok uyumlu bir sınıflandırma sistemi bulunur. tablo 6.9.1, 10 – 20 s'den fazla ömre sahip temel parçacıkların özellikleri hakkında bazı bilgiler sunar. Temel bir parçacığı karakterize eden birçok özellikten yalnızca parçacık kütlesi (elektron kütleleri), elektrik yükü (temel yük birimleri olarak) ve açısal momentum (sözde çevirmek ) Planck sabiti birimlerinde ħ = h/ 2π. Tablo ayrıca bir parçacığın ortalama ömrünü de gösterir.

Temel parçacıklar üç gruba ayrılır: fotonlar , leptonlar ve hadronlar .

gruba fotonlar tek parçacık, elektromanyetik etkileşimin taşıyıcısı olan fotondur.

Bir sonraki grup hafif parçacıklardan oluşur - leptonlar... Bu grup iki tür nötrino (elektron ve müon), elektron ve μ-mezonu içerir. Leptonlar ayrıca tabloda listelenmeyen bir dizi parçacık içerir. Tüm leptonların bir dönüşü vardır

Üçüncü büyük grup, adı verilen ağır parçacıklardan oluşur. hadronlar... Bu grup iki bölüme ayrılmıştır. Daha hafif parçacıklar bir alt grup oluşturur mezonlar ... Bunların en hafifi, pozitif ve negatif yüklüdür, ayrıca kütleleri yaklaşık 250 elektron kütlesi olan nötr π-mezonlardır (Tablo 6.9.1). Tıpkı fotonların bir elektromanyetik alanın kuantaları olması gibi, şakayıklar da bir nükleer alanın kuantalarıdır. Bu alt grup ayrıca dört K mezonu ve bir η 0 mezonunu içerir. Tüm mezonların dönüşü sıfırdır.

İkinci alt grup - baryonlar - daha ağır parçacıklar içerir. En kapsamlı olanıdır. Baryonların en hafifi nükleonlardır - protonlar ve nötronlar. Bunları hiperonlar takip eder. 1964 yılında keşfedilen Omega-eksi-hiperon tabloyu kapatır.3273 elektron kütlesi kütlesine sahip ağır bir parçacıktır. Tüm baryonların bir dönüşü vardır

Keşfedilen ve yeni keşfedilen hadronların bolluğu, bilim adamlarının hepsinin daha temel parçacıklardan oluştuğuna inanmalarına yol açtı. 1964'te Amerikalı fizikçi M. Gell-Mann, sonraki çalışmalarla doğrulanan, tüm ağır parçacıkların - hadronların - denilen daha temel parçacıklardan oluştuğuna dair bir hipotez ortaya koydu. kuarklar ... Kuark hipotezine dayanarak, sadece bilinen hadronların yapısı anlaşılmakla kalmadı, aynı zamanda yenilerinin varlığı da tahmin edildi. Gell-Mann teorisi, birbiriyle çeşitli kombinasyonlarda bağlanan üç kuark ve üç antikuarkın varlığını varsayıyordu. Böylece, her baryon üç kuarktan oluşur ve bir antibaryon üç antikuarktan oluşur. Mezonlar kuark-antikuark çiftlerinden oluşur.

Kuark hipotezinin benimsenmesiyle uyumlu bir temel parçacık sistemi oluşturmak mümkün oldu. Ancak, bu varsayımsal parçacıkların tahmin edilen özelliklerinin oldukça beklenmedik olduğu ortaya çıktı. Kuarkların elektrik yükü ifade edilmelidir. kesirli sayılar, eşit ve temel yük.

Yüksek enerjili hızlandırıcılarda ve kozmik ışınlarda gerçekleştirilen serbest durumdaki kuarkların sayısız araştırması başarısız oldu. Bilim adamları, serbest kuarkların gözlemlenemezliğinin nedenlerinden birinin muhtemelen çok büyük kütleleri olduğuna inanıyor. Bu, modern hızlandırıcılarla elde edilen enerjilerde kuark üretimini engeller. Yine de çoğu uzman, kuarkların ağır parçacıkların - hadronların içinde var olduğuna ikna olmuş durumda.