АДРО́НЫ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
АДРО́НЫ (от греч. ἁδρός – большой, сильный), частицы, участвующие в сильных взаимодействиях. К А. относятся мезоны и барионы (в т. ч. протон и нейтрон). А. следует отличать от атомных ядер, которые состоят из двух и большего числа нуклонов. А. не элементарны, они состоят из кварков. Наиболее хорошо изученные барионы состоят из трёх кварков, а мезоны – из кварка и антикварка, «склеенных» глюонами. Все известные А. состоят из шести типов (или, как часто говорят, ароматов) кварков, обозначаемых буквами $u, d, s, c, b, t$. Нуклоны состоят из самых лёгких кварков: $u$ и $d$ (так, протон p и нейтрон n представляются в виде $p=uud, n=ddu$). Барионы, содержащие более тяжёлые кварки $(s, c, b)$, называют гиперонами. Взаимодействие глюонов с кварками и глюонов с глюонами обусловлено наличием у кварков, антикварков и глюонов специфич. зарядов, называемых цветными зарядами (или цветом). Теория, описывающая эти взаимодействия, называется квантовой хромодинамикой (КХД). Кварк каждого аромата существует в виде трёх цветовых разновидностей (красный, жёлтый, синий). Цвета антикварков дополнительны (оранжевый, зелёный, фиолетовый). Каждый из восьми глюонов несёт двойной цветовой заряд, напр. красно-оранжевый, жёлто-синий и т. д. Названия цветов условны, но приведённый выше выбор в соответствии с принятой в оптике терминологией удобен тем, что при этом адроны (не обладающие цветовыми зарядами) естественно называть бесцветными или белыми частицами. Цветные частицы – кварки, антикварки, глюоны – как бы заключены внутри белых А. Это явление называют конфайнментом. Последовательная теория конфайнмента в рамках КХД пока не построена. Следствием конфайнмента является то, что в столкновениях А. высоких энергий друг с другом или с др. частицами – фотонами или лептонами – рождаются А., но не свободные кварки и глюоны.
На ускорителях частиц высоких энергий ведутся поиски т. н. экзотических А., структура которых более сложна, чем три кварка в случае барионов и кварк–антикварк в случае мезонов. Экзотич. мезоны, состоящие только из глюонов, называются глюболами. А., содержащие в дополнение к миним. числу кварков ещё и глюон, называются гибридами. Т. к. электрич. заряд глюонов равен нулю и они не обладают ароматом, глюболы должны быть электрически нейтральны, а гибриды должны иметь тот же аромат, что и соответствующий А., не содержащий дополнит. глюона. Вместо дополнительного глюона экзотический А. может содержать пару кварк–антикварк (напр., $u\bar u$ или $d\bar s$, где чёрточка над символом кварка означает антикварк). В первом случае аромат экзотического А. совпадает с ароматом основного, во втором отличается от него.
Исторически первыми изученными А. были нуклоны (протон и нейтрон) и самые лёгкие из мезонов – пи-мезоны, открытые в 1947. В 1950-х гг. открыты странные частицы. Их изучение и систематизация привели в 1964 к созданию кварковой модели А., а $s$-кварк, входящий в состав странных частиц, получил название странного кварка. В 1974 открыт первый мезон, содержащий очарованные кварк $c$ и $\bar c$ антикварк (см. Очарованные частицы). Такие мезоны названы мезонами со скрытым очарованием (чармом). Вслед за этим открыты мезоны с явным очарованием, типа $с\bar u$ или $c\bar d$. В 1976 открыты первые мезоны типа $b\bar b$, а затем мезоны типа $b\bar u$, $b\bar d$, $b\bar s$ и др. В 1984 на протон-антипротонном коллайдере рождены пары самых тяжёлых кварков $t$ и $\bar t$. Масса $t$-кварка ок. 175 ГэВ, его время жизни настолько мало (порядка 10–24 с), что он не успевает образовать соответствующие адроны ни с $\bar t$-кварком, ни с более лёгкими кварками, сопровождающими его рождение.