Сколько цветов у кварков?
 Многоцветная кварковая модель (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Стандартная модель физики элементарных частиц объясняет существование всего вещества и различных типов взаимодействий, за исключением гравитации, наличием в мире 12 фундаментальных фермионов и 4 бозонов. Кварки – один из типов фундаментальных частиц, участвующий в сильных, слабых и электромагнитных взаимодействиях. Кварки могут наблюдаться в свободном состоянии, кроме того, из них состоят другие известные науки фрагменты вещества, в частности, протоны и нейтроны, формирующие атомарные ядра.
Для удобства теоретического описания сильного взаимодействия каждому кварку было приписано особое свойство – цвет, естественно, не имеющее ничего общего с привычным нам оптическим цветом. В квантовой хромодинамике (именно так называется теория описания сильного взаимодействия) «цвет» кварка аналогичен понятию электрического заряда в электромагнетизме; однако, он может принимать не два, а целых три значения. К слову, частицы, посредством которых осуществляется взаимодействие кварков (глюоны – один из видов упомянутых выше бозонов), также несут определенный «цвет». Это означает, что хромодинамика должна содержать описание не только взаимодействий кварк-глюон, но и вариантов глюон-глюон.
Очевидно, что напрямую существование такого свойства как «цвет» и количество принимаемых им значений проверить невозможно. Таким образом, доказательством модели трех цветов служило то, что выводы, сделанные из нее, в принципе хорошо сходятся с экспериментальными результатами.
Еще в 1970-х годах Нобелевский лауреат Джерард т Хоофт (Gerard t Hooft) предположил, что в теории можно было бы эффективно уменьшить силу отдельных парных взаимодействий (сделав теорию квантовой хромодинамики более простой для трактовки), увеличивая количество «цветов» кварков (N). Вычисления становятся намного более простыми, когда количество «цветов» значительно увеличивается. Однако, большое количество «цветов» кварков привлекательно не только своей математической простотой; такой подход мог бы обеспечить лучшее понимание поведения этих фундаментальных частиц.
Компьютерное моделирование, результаты которого опубликованы в декабрьском номере Physical Review Letters группой ученых из Швейцарии, показывает, что теория множественных цветов дает для частных задач примерно те же решения, что и «трехцветная» теория. Исследователи провели целую серию расчетов для различного значения N и сделали вывод о том, что при повышении N ситуация практически не изменяется.
Правда, научный мир пока не готов объявить это достижение сенсацией, ибо предложенные исследовательской группой математические модели имеют некоторые адаптируемые параметры, с которыми еще предстоит поработать. Но коллеги ученых считают работу весьма перспективной и, что главное, движущейся в правильном направлении.
Также по теме:
Источники: