ПЛАН
Введення
Відкриття елементарних частинок
2. Теорії елементарних частинок
Квантова електродинаміка (КЕД)
Теорія кварків
Теорія електрослабкої взаємодії
Квантова хромодинаміка
Висновок
Література

Введення.

У середині і другій половині ХХ століття в тих розділах фізики, якізайняті вивченням фундаментальної структури матерії, були отримані воістинудивовижні результати. Перш за все це проявилося у відкритті цілогобезлічі нових субатомних частинок. Їх зазвичай називають елементарнимичастками, але далеко не всі з них дійсно елементарні. Багато хто з ниху свою чергу складаються з ще більш елементарних частинок.

Світ субатомних часток воістину різноманітний. До них відносяться протони інейтрони, що становлять атомні ядра, а також обертаються навколо ядерелектрони. Але є й такі частинки, які в навколишньому нас речовиніпрактично не зустрічаються. Час їхнього життя надзвичайно мало, воно становитьдрібні частки секунди. Після закінчення цього надзвичайно короткого часувони розпадаються на звичайні частинки. Таких нестабільних короткоживучихчастинок вражаюче багато: їх відомо вже кілька сотень.

У 60-70-і роки фізики були абсолютно збиті з пантелику численністю,різноманітністю і незвичністю знову відкритих субатомних частинок. Здавалося, їмне буде кінця. Абсолютно незрозуміло, для чого стільки частинок. Чи єці елементарні частинки хаотичними і випадковими осколками матерії? Або,можливо, вони таять у собі ключ до пізнання структури Всесвіту? Розвитокфізики в наступні десятиліття показало, що в існуванні такоїструктури немає ніяких сумнівів. Наприкінці ХХ ст. фізика починає розуміти,яке значення кожної з елементарних часток.

Миру субатомних часток притаманний глибокий і раціональний порядок. Уоснові цього порядку - фундаментальні фізичні взаємодії.

1. Відкриття елементарних частинок.

Відкриття елементарних часіц було закономірним результатом спільнихуспіхів у вивченні будови речовини, досягнутих фізикою в кінці 19 в. Вонобуло підготовлено всебічними дослідженнями оптичних спектрів атомів,вивченням електричних явищ в рідинах і газах, відкриттямФотоелектрика, рентгенівських променів, природної радіоактивності,свідчили про існування складної структури матерії.

Історично першою відкритою елементарною частинкою був електрон --носій елементарного негативного електричного заряду в атомах. У
1897 Дж. Дж. Томсон встановив, що т. н. катодні промені утворені потокомнайдрібніших частинок, які були названі електронами. В 1911 Е. Резерфорд,пропускаючи альфа-частинки від природного радіоактивного джерела черезтонкі фольги різних речовин, з'ясував, що позитивний заряд в атомахзосереджений в компактних утвореннях - ядрах, а в 1919 виявив середчастинок, вибитих з атомних ядер, протони - частки з одиничнимпозитивним зарядом і масою, в 1840 разів перевищує масу електрона.
Інша частинка, що входить до складу ядра, - нейтрон - була відкрита в 1932 Дж.
Чедвіком при дослідженнях взаємодії a-частинок з берилієм. Нейтронмає масу, близьку до маси протона, але не володіє електричним зарядом.
Відкриттям нейтрона завершилося виявлення часток - структурних елементіватомів і їх ядер.

Висновок про існування частинки електромагнітного поля - фотона - бересвій початок з роботи М. Планка (1900). Припустивши, що енергіяелектромагнітного випромінювання абсолютно чорного тіла квантування, Планкотримав правильну формулу для спектру випромінювання. Розвиваючи ідею Планка, А.
Ейнштейн (1905) стверджував, що електромагнітне випромінювання (світло) внасправді є потоком окремих квантів (фотонів), і на ційоснові пояснив закономірності фотоефекту. Прямі експериментальнідокази існування фотона були дані Р. Міллікеном (1912 - 1915) і
А. Комптоном (1922).

Відкриття нейтрино - частинки, майже не взаємодіє з речовиною,веде свій початок від теоретичної здогади В. Паулі (1930), що дозволила зарахунок припущення про народження такої частинки усунути труднощі з закономзбереження енергії в процесах бета-розпаду радіоактивних ядер.
Експериментально існування нейтрино було підтверджено лише в 1953 (Ф.
Райнес і К Коуен, США).

З 30-х і до початку 50-х рр.. вивчення елементарних частинок було тіснопов'язане з дослідженням космічних променів. У 1932 у складі космічнихпроменів К. Андерсоном був виявлений позитрон (е +) - частинка з масоюелектрона, але з позитивним електричним зарядом. Позитрон був першимвідкритої античастинкою. Існування е + безпосередньо випливало зрелятивістської теорії електрона, розвиненою П. Діраком (1928-31) незадовго довиявлення позитрона. У 1936 американські фізики К. Андерсон і С.
Неддермейер виявили при дослідженні осміческіх променів мюони (обохзнаків електричного заряду) - частинки з масою приблизно в 200 маселектрона, а в іншому дивно близькі за властивостями до е-, е +.

У 1947 також в космічних променях групою С. Пауелла були відкриті p + іp - мезони з масою в 274 електронні маси, які відіграють важливу роль увзаємодії протонів з нейтронами в ядрах. Існування подібних частинокбуло припущено Х. Юкава в 1935.

Кінець 40-х - початок 50-х рр.. ознаменувалися відкриттям великої групичасток з незвичайними властивостями, що одержали назву "дивних". Першічастинки цієї групи К + - і К - мезони, L-, S + -, S--, X--гіперонів буливідкриті в космічних променях, наступні відкриття дивних частинок булизроблені на прискорювачах - установках, що створюють інтенсивні потоки швидкихпротонів і електронів. При зіткненні з речовиною прискорені протони іелектрони народжують нові елементарні частинки, які і стаютьпредметом вивчення.

З початку 50-х рр.. прискорювачі перетворилися на основний інструмент длядослідження елементарних часток. У 70-х рр.. енергії часток, розігнаних наприскорювачах, склали десятки і сотні млрд. електронвольт (ГеВ).
Прагнення до збільшення енергій частинок обумовлено тим, що високі енергіївідкривають можливість вивчення будови матерії на тим менших відстанях,чим вище енергія зіштовхуються частинок. Прискорювачі суттєво збільшилитемп отримання нових даних і в короткий термін розширили і збагатили нашезнання властивостей мікросвіту. Застосування прискорювачів для вивчення дивнихчастинок дозволило більш детально вивчити їх властивості, зокремаособливості їх розпаду, і незабаром привело до важливого відкриття: з'ясуванняможливості зміни характеристик деяких мікропроцеси при операціїдзеркального відображення - т. н. порушення просторів, парності (1956). Введенняв дію протонних прискорювачів з енергіями в мільярди електронвольтдозволив відкрити важкі античастинки: Антипротон (1955), Антинейтрон
(1956), антісігма-гіперонів (1960). У 1964 був відкритий найважчий гіперонів
W-(з масою близько двох мас протона). У 1960-х рр.. на прискорювачах буловідкрито велике число дуже нестійких (у порівнянні з ін нестабільнимиелементарними частинками) часток, що одержали назву "резонансів". Масибільшості резонансів перевищують масу протона. Перший з них D1 (1232) буввідомий з 1953. Виявилося, що резонанси складають основна частинаелементарних частинок.

У 1962 було з'ясовано, що існують два різних нейтрино: електроннеі мюонне. У 1964 у розпаді нейтральних К-мезонів було виявленонезбереження т. н. комбінованої парності (введеної Лі Цзун-дао і Ян
Чжень-Ніномія і незалежно Л. Д. Ландау в 1956), що означає необхідністьперегляду звичних поглядів на поведінку фізичних процесів приоперації відображення часу.

У 1974 були виявлені масивні (в 3-4 протонні маси) і в той жечас відносно стійкі y-частинки, з часом життя, незвично великимдля резонансів. Вони виявилися тісно пов'язаними з новим сімействомелементарних частинок - "зачарованих", перші представники якого (D0, D +,
LС) були відкриті в 1976. У 1975 було отримано перші відомості проіснування важкого аналога електрона і мюона (важкого лептона t). У
1977 були відкриті Ў-частинки з масою близько десятка протонних мас.

Таким чином, за роки, що минули після відкриття електрона, буловиявлено величезну кількість різноманітних мікрочастинок матерії. Світ елементарнихчастинок виявився досить складно влаштованих. Несподіваними в багатьохвідносинах виявилися властивості виявлених елементарних частинок. Для їхопису, крім характеристик, запозичених з класичної фізики,таких, як електричний заряд, маса, момент кількості руху,треба було ввести багато нових спеціальних характеристик, зокрема дляопису дивних елементарних часток - дивина (К. Нішіджіма, М. Гелл -
Ман, 1953), "зачарованих" елементарних часток - "чарівність" (американськіфізики Дж. Бьеркен, Ш. Глешоу, 1964); вже назви наведениххарактеристик відображають незвичайність описуваних ними властивостей елементарнихчастинок.

Вивчення внутрішньої будови матерії і властивостей елементарних часток зперших своїх кроків супроводжувалося радикальним переглядом багатьохусталених понять і уявлень. Закономірності, що керують поведінкоюматерії в малому, виявилися настільки відмінними від закономірностейкласичної механіки та електродинаміки, що вимагають для свогоопису зовсім нових теоретичних побудов.

2. Теорії елементарних часток

2.1. Квантова електродинаміка (КЕД)

Квантова механіка дозволяє описувати рух елементарних частинок,але не їх породження або знищення, тобто застосовується лише для описусистем з незмінним числом частинок. Узагальненням квантової механіки єквантова теорія поля - це квантова теорія систем з нескінченним числомступенів свободи (фізичних полів). Потреба в такій теорії породжуєтьсяквантово-хвильовий дуалізм, існуванням хвильових властивостей у всіх частинок.
У квантової теорії поля взаємодія представляють як результат обмінуквантами поля.

В середині ХХ ст. було створено теорію електромагнітного взаємодії
- Квантова електродинаміка КЕД - це продумана до найдрібніших деталей іоснащена досконалим математичним апаратом теорія взаємодіїфотонів та електронів. В основі КЕД - опис електромагнітноговзаємодії з використанням поняття віртуальних фотонів - йогопереносників. Ця теорія відповідає основним принципам як квантовоїтеорії, так і теорії відносності.

У центрі теорії аналіз актів випускання або поглинання одного фотонаоднієї зарядженої частинкою, а також анігіляції електронно-позитронної парив фотон або породження фотонами такої пари.

Якщо в класичному описі електрони представляються у вигляді твердоготочкового кульки, то в КЕД навколишній електрона електромагнітне полерозглядається як хмара віртуальних фотонів, яке невідступно слідуєза електроном, оточуючи його квантами енергії. Після того, як електронвипускає фотон, той породжує (віртуальну) електрон-позитронного пору,яка може анігілювати з утворенням нового фотона. Останній можепоглинути вихідним фотоном, але може породити нову пару і т.д. Такимчином електрон покривається хмарою віртуальних фотонів, електронів іпозитронів, що перебувають у стані динамічної рівноваги. Фотонивиникають і зникають дуже швидко, а електрони рухаються в просторі нез цілком певним траєкторіями. Ще можна тим або іншим способомвизначити початкову та кінцеву точки шляху - до і після розсіювання, але самшлях в проміжку між початком і кінцем руху залишається невизначеним.

Опис взаємодії з допомогою частинки-переносника призвело дорозширення поняття фотона. Вводяться поняття реального (кванта видимого намисвітла) та віртуального (швидкоплинного, примарного) фотона, який "бачать"тільки заряджені частинки, що перетерплюють розсіювання.

Щоб перевірити, чи відповідає теорія з реальністю, фізикизосередили увагу на двох ефекти, що представляли особливий інтерес.
Перший стосувався енергетичних рівнів атома водню - найпростішого атома.
Згідно з КЕД, рівні повинні бути трохи зміщені щодо положення,яке вони займали б у відсутність віртуальних фотонів. Друга вирішальнаперевірка КЕД стосувалася надзвичайно малою поправки до власного магнітногомоменту електрона. Теоретичні та експериментальні результати перевірки
КЕД збігаються з високою точністю - понад дев'ять знаків після коми.
Настільки вражаючий відповідність дає право вважати КЕД найбільшдосконалою з існуючих природно-наукових теорій.

Після такого тріумфу КЕД була прийнята як модель для квантовогоописи трьох інших фундаментальних взаємодій. Зрозуміло, полями,пов'язаним з іншими взаємодіями, повинні відповідати інші частинки -переносники.

2.2. Теорія кварків

Теорія кварків - це теорія будови адронів. Основна ідея цієїтеорії дуже проста. Всі адрони побудовані з більш дрібних частинок,званих кварками. Значить, кварки - це більш елементарні частинки, ніжадрони. Кварки несуть дробовий електричний заряд: вони мають зарядом,величина якого становить або -1/3 або +2/3 фундаментальної одиниці
- Заряду електрона. Комбінація з двох і трьох кварків може мати сумарнийзаряд, що дорівнює нулю або одиниці. Всі кварки мають спін Ѕ, тому вонивідносяться до Ферміон. Основоположники теорії кварків Гелл-Манн і Цвейг,щоб врахувати всі відомі в 60-і рр.. адрони ввели три сорти (аромату)кварків: u (від up-верхній), d (від down-нижній) і s (від strange --дивний).

Кварк можуть з'єднуватися один з одним одним з двох можливихспособів: або трійками, або парами кварк - антікварк. З трьох кварківскладаються порівняно важкі частинки - Ядерна фізика, що означає "важкічастки ". Найбільш відомі з баріонів нейтрон і протон. Більш легкі парикварк - антікварк утворюють частинки, що отримали назву мезони -
"проміжні частки". Наприклад, протон складається з двох u-і одного d -кварків (uud), а нейтрон - з двох d-кварків і одного u-кварка (udd). Щобце "тріо" кварків не розпадаються, необхідна що утримує їх сила, якийсь
"клей".

Виявилося, що результуюче взаємодія між нейтронами іпротонами в ядрі є просто залишковий ефект більш потужноговзаємодії між самими кварками. Це пояснило, чому сильневзаємодія здається настільки складним. Коли протон "прилипає" до нейтронуабо іншому протона, у взаємодії беруть участь шість кварків, кожен зяких взаємодіє з усіма іншими. Значна частина силвитрачається на міцне склеювання тріо кварків, а невелика - на скріпленнядвох тріо кварків одна з одною. (Але з'ясувалося, що кварки беруть участь і вслабкій взаємодії. Слабка взаємодія може змінювати аромат кварка.
Саме так відбувається розпад нейтрона. Один з d-кварків на нейтрониперетворюється на u-кварк, а надлишок заряду відносить народжується одночасноелектрон. Аналогічним чином, змінюючи аромат, слабка взаємодіяпризводить до розпаду і інших адронів.)

Та обставина, що з різних комбінацій трьох основних частокможна отримати всі відомі адрони, стало тріумфом теорії кварків. Але в 70 --і рр.. були відкриті нові адрони (пси-частинки, іпсилон-мезон та ін.) Цимбуло завдано удару першого варіанту теорії кварків, оскільки в ній вже небуло місця ні для однієї нової частинки. Всі можливі комбінації з кварківі їх антікварков були вже вичерпані.

Проблему вдалося вирішити за рахунок введення трьох нових ароматів. Вониотримали назву - charm (очеревини), або з; b-кварк (від bottom - дно, ачастіше beauty - краса, або прелесть); згодом був введений ще одинаромат - t (від top - верхній).

Кварк скріплюються між собою сильним взаємодією. Переносникисильної взаємодії - глюони (кольорові заряди). Область фізикиелементарних частинок, що вивчає взаємодію кварків і глюонів, носитьназву квантової хромодинаміки. Як квантова електродинаміка - теоріяелектромагнітного взаємодії, так квантова хромодинаміка - теоріясильної взаємодії.

Хоча й існує певна незадоволеність кваркової схемою,більшість фізиків вважає кварки справді елементарними частками --точковими, неподільними і не володіють внутрішньою структурою. У цьомувідношенні вони нагадують лептони, і вже давно передбачається, що міжцими двома різними, але подібними по своїй структурі родинами повиннаіснувати глибока взаємозв'язок.

Таким чином, найбільш вірогідне число істинно елементарних частинок
(не рахуючи переносників фунних взаємодій) на кінець ХХ століттяодно 48. З них: лептонів (6х2) = 12 плюс кварків (6х3) х2 = 36.

2.3. Теорія електрослабкої взаємодії

У 70-ті ХХ століття в природознавстві сталася визначна подія: двавзаємодії з чотирьох фізики об'єднали в одне. Картина фундаментальнихпідстав природи кілька спростилася. Електромагнітне і слабкевзаємодії, здавалося б дуже різні за своєю природою, вдійсності виявилися двома різновидами єдиного т.зв.електрослабкої взаємодії. Теорія електрослабкої взаємодіївирішальним чином вплинула на подальший розвиток фізики елементарних частокнаприкінці ХХ ст.

Головна ідея в побудові цієї теорії полягала в описі слабкоговзаємодії на мові концепції калібрувального поля, відповідно доякої ключем до розуміння природи взаємодій служить симетрія. Одна зфундаментальних ідей у фізиці другої половини ХХ ст. - Це переконання, щовсі взаємодії існують лише для того, щоб підтримувати в природіякийсь набір абстрактних симетрій. Яке відношення має симетрія дофундаментальних взаємодій? На перший погляд, саме припущення проіснування подібної зв'язку здається парадоксальним і незрозумілим.

Перш за все про те, що розуміється під симетрією. Прийнято вважати,що предмет має симетрію, якщо предмет залишається незмінним урезультаті проведення тієї чи іншої операції щодо його перетворення. Так,сфера симетрична, бо виглядає однаково при повороті на будь-який кутщодо її центру. Закони електрики симетричні щодозаміни позитивних зарядів негативними і навпаки. Таким чином, підсиметрією ми розуміємо інваріантність щодо певної операції.

Існують різні типи симетрій: геометричні, дзеркальні,негеометріческіе. Серед негеометріческіх є так звані калібрувальнісиметрії. Калібрувальні симетрії носять абстрактний характер ібезпосередньо не фіксуються. Вони пов'язані зі зміною відліку рівня,масштабу або значення деякої фізичної величини. Система володієкалібрувальною симетрією, якщо її природа залишається незмінною при такогороду перетворення. Так, наприклад, у фізиці робота залежить від різницівисот, а не від абсолютної висоти; напруга - від різниці потенціалів, ане від їх абсолютних величин та ін симетрії, на яких заснований переглядрозуміння чотирьох фундаментальних взаємодій, саме такого роду.
Калібрувальні перетворення можуть бути глобальними і локальними.
Калібрувальні перетворення, що змінюються від точки до точки, відомі підназвою "локальних" калібрувальних перетворень. У природі існуєцілий ряд локальних калібрувальних симетрій і необхідно відповіднекількість полів для компенсації цих калібрувальних перетворень. Силові поляможна розглядати як засіб, за допомогою якого в природі створюютьсявластиві їй локальні калібрувальні симетрії. Значення концепціїкалібрувальною симетрії полягає в тому, що завдяки їй теоретичномоделюються всі чотири фундаментальні взаємодії, що зустрічаються вприроді. Всі їх можна розглядати як калібрувальні поля.

Представляючи слабка взаємодія у вигляді калібрувального поля, фізикивиходять з того, що всі частинки, що беруть участь у слабкій взаємодії,служать джерелами поля нового типу - поля слабких сил. Слабовзаємодіючі частинки, такі, як електрони і нейтрино, єносіями "слабкого заряду", який аналогічний електричному заряду іпов'язує ці частинки зі слабким полем.

Для представлення поля слабкої взаємодії як калібрувальногоперш за все необхідно встановити точну форму відповідноїкалібрувальною симетрії. Справа в тому, що симетрія слабкої взаємодіїнабагато складніше електромагнітного. Адже і сам механізм цієї взаємодіївиявляється більш складним. По-перше, під час розпаду нейтрона, наприклад, услабкій взаємодії беруть участь частки принаймні чотирьох різнихтипів (нейтрон, протон, електрон і нейтрино). По-друге, дія слабкихсил призводить до зміни їхньої природи (перетворення одних частинок в інші зарахунок слабкої взаємодії). Навпаки, електромагнітне взаємодія незмінює природи беруть участь у ньому часток.

Це визначає ту обставину, що слабкої взаємодіївідповідає більш складна калібрувальна симетрія, пов'язана зі зміноюприроди частинок. З'ясувалося, що для підтримки симетрії тут необхіднітри нових силових поля, на відміну від єдиного електромагнітного поля.
Було отримано і квантове опис цих трьох полів: повинні існувати тринових типу частинок - переносників взаємодії, по одному для кожногополя. Всі Весті вони називаються важкими векторними бозона з спіном 1 іє переносниками слабкої взаємодії.

Частинки W + і W - є переносниками двох з трьох пов'язаних зслабким взаємодією полів. Третє поле відповідає електричнонейтральної частинки-переносники, що отримала назву Z-частинки.
Існування Z-частинки означає, що слабка взаємодія може несупроводжуватися перенесенням електричного заряду.

У створенні теорії електрослабкої взаємодії ключову роль зігралопоняття спонтанного порушення симетрії: не будь-яке рішення задачі зобов'язаневолодіти усіма властивостями його вихідного рівня. Так, частки, абсолютнорізні при низьких енергіях, при високих енергіях можуть опинитися на самомусправі однієї і тієї ж часткою, але знаходиться в різних станах. Спираючисьна ідею спонтанного порушення симетрії, автори теорії електрослабкоївзаємодії Вайнберг і Салам зуміли вирішити велику теоретичнупроблему - вони поєднали здавалося б несумісні речі (значнамаса переносників слабкої взаємодії, з одного боку, і ідеюкалібрувальною інваріантності, яка передбачає дальнодействующіххарактер калібрувального поля, а значить нульову масу спокою частинок -переносників, з іншого) і таким чином з'єднали електромагнетизм і слабкевзаємодія в єдиній теорії калібрувального поля.

У цій теорії представлено лише чотири поля: електромагнітне поле ітри поля, що відповідають слабким взаємодій. Крім того, введенопостійне на всьому просторі скалярний поле (т. зв. поля Хіггса), зяким частинки взаємодіють по різному, що і визначає відмінність їхмас. (Кванти скалярного поля являють собою нові елементарні частинкиз нульовим спіном. Їх називають хіггсівського (за ім'ям фізика П. Хіггса,припустити їхню існування). Число таких хіггсівського бозонів можесягати кількох десятків. На досвіді такі бозони поки не виявлені.
Більше того, ряд фізиків вважає їх існування необов'язковим, аледовершеної теоретичної моделі без хіггсовскміх бозонів поки не знайдено)
Спочатку W і Z-кванти не мають маси, але порушення симетрії приводитьдо того, що деякі частки Хіггса зливаються з W і Z-частками, наділяючиїх масою.

Відмінності властивостей електромагнітного і слабкої взаємодій теоріяпояснює порушенням симетрії. Якби симетрія не порушувалася, то обидвавзаємодії були б порівняти за величиною. Порушення симетрії тягне засобою різке зменшення слабкої взаємодії. Можна сказати, що слабкавзаємодія має настільки малу величину тому, що W і Z-частинки дужемасивні. Лептони рідко зближуються на настільки малі відстані (r <1 0 nсм., де n = - 1 6). Але при великих енергіях (> 1 0 0 ГеВ), коли частинки
W і Z можуть вільно народжуватися, обмін W і Z бозона здійснюється настількисамо легко, як і обмін фотонами (безмассовимі частками). Різниця міжфотонами і бозона стірается.В цих умов має існувати повнасиметрія між електромагнітним і слабким взаємодією - електрослабкоївзаємодія.

Перевірка нової теорії полягала в підтвердженні існуваннягіпотетичних W і Z-частинок. Їх відкриття стало можливим тільки зстворенням дуже великих прискорювачів новітнього типу. Відкриття в 1983 р. W і
Z-частинок означало торжество теорії електрослабкої взаємодії. Не булобільше потреби говорити про чотири фундаментальних взаємодіях. Їхзалишилося три.

2.4. Квантова хромодинаміка

Наступний крок на шляху Великого об'єднання фундаментальнихвзаємодій - злиття сильної взаємодії з електрослабкої. Для цьогонеобхідно надати риси калібрувального поля сильному взаємодії іввести узагальнене уявлення про Ізотопічний симетрії. Сильневзаємодія можна представляти як результат обміну глюонів, якийзабезпечує зв'язок кварків (попарно або трійками) в адрони.

Задум тут полягає в наступному. Кожен кварк має аналогомелектричного заряду, що служить джерелом глюонної поля. Його назваликольором (Зрозуміло, ця назва не має ніякого відношення до звичайногокольору). Якщо електромагнітне поле породжується зарядом тільки одного сорту,то для створення більш складного глюонної поля треба було три різнихколірних заряду. Кожен кварк "пофарбована" в один з трьох можливих кольорів,які абсолютно довільно були названі червоним, зеленим та синім. Івідповідно антікваркі бувають антікрасние, антізеление і антісініе.

На наступному етапі теорія сильної взаємодії розвивається за тієюж схемою, що і теорія слабкої взаємодії. Вимога локальноїкалібрувальною симетрії (тобто інваріантності щодо змін кольору вкожній точці простору) призводить до необхідності введення компенсуючихсилових полів. Всього потрібно вісім нових компенсуючих силових полів.
Частками - переносниками цих полів є глюони, і, таким чином, зтеорії випливає, що повинно бути цілих вісім різних типів глюонів. (У тойчас як переносник електромагнітного взаємодії - всього лише одна
(фотона), а переносників слабкої взаємодії - три.) Глюон маютьнульову масу спокою та спін 1. Глюони також мають різні кольори, але нечисті, а змішані (наприклад, синьо-антізелений). Тому, випускання абопоглинання глюони супроводжується зміною кольору кварка ( "гра кольорів").
Так, наприклад, червоний кварк, втрачаючи червоно-антісіній Глюон, перетворюється насиній кварк, а зелений кварк, поглинаючи синьо-антізелений Глюон, перетворюєтьсяв синій кварк. У протони, наприклад, три кварка постійно обмінюютьсяглюонів, змінюючи свій колір. Однак такі зміни носять не довільнийхарактер, а підкоряються жорсткого правилом: у будь-який момент часу
"сумарний" колір трьох кварків повинен являти собою білий світ, тобтосуму "червоний + зелений + синій". Це поширюється і на мезони,складаються з пари кварк - антікварк. Оскільки антікварк характеризуєтьсяантіцветом, така комбінація свідомо безбарвна ( "біла"), наприклад червонийкварк в комбінації з антікрасним кварків утворює безбарвний мезон.

З точки зору квантової хромодинаміки (квантової теорії кольору)сильна взаємодія є не що інше, як прагнення підтримуватипевну абстрактну симетрію природи: збереження білого кольору всіхадронів при зміні кольору їх складових частин. Квантова хромодинамікачудово пояснює правила, яким підкоряються всі комбінації кварків,взаємодія глюонів між собою (Глюон може розпадатися на дві глюониабо два глюони злити в один - тому й з'являються нелінійні члени врівнянні глюонної поля), складну структуру адронів, що складається з "одягнених"в хмари кварків та ін

Можливо, поки що передчасно оцінювати квантової хромодинаміки якостаточну і завершену теорію сильної взаємодії, проте їїдосягнення багатообіцяючі.

Висновок.

Походження багатьох властивостей елементарних частинок і природа притаманних їмвзаємодій значною мірою залишаються неясними. Можливо, знадобитьсяще не одна перебудова всіх подань і набагато глибшерозуміння взаємозв'язку властивостей мікрочастинок і геометричних властивостейпростору-часу, перш ніж теорія елементарних частинок будепобудована.

ЛІТЕРАТУРА

1. Алексєєв В.П. Становлення людства. М., 1984. Бор Н. Атомна фізика і людське пізнання. М., 1961 Борн М. ейнштейнівської теорія относітельності.М., 1964.
2. Дорфман Я.Г. Всесвітня історія фізики з початку 19 століття до середини 20 століття. М., 1979.
3. Кемпфер Ф. Шлях у сучасну фізику. М., 1972.
4. Найдыш В.М. Концепції сучасного природознавства. Навчальний посібник.

М., 1999.
5. Баженов Л.Б. Будова та функції природничо-наукової теорії. М., 1978.
6. Розенталь И.Л. Елементарні частинки і структура Всесвіту. М, 1984.