Номер 1, страница 238 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 65. Взаимодействие кварков. Глава 8. Элементарные частицы - номер 1, страница 238.

В О П Р О С Ы

1. Какие цветовые заряды имеют кварки, адроны? Наблюдаемы ли кварки в свободном состоянии?

В рамках квантовой хромодинамики (КХД), теории сильного взаимодействия, частицам, участвующим в нем (кваркам и глюонам), приписывается особый вид заряда, называемый «цветовым зарядом» или просто «цветом». Эта характеристика не имеет никакого отношения к оптическим цветам, а является удобной аналогией.

Кварки, будучи фундаментальными частицами, являются носителями цветового заряда. Существует три типа цветовых зарядов, условно названных по основным цветам: красный, зеленый и синий. Соответственно, антикварки обладают антицветовыми зарядами: антикрасный, антизеленый и антисиний. Каждый отдельный кварк всегда несет один из трех цветов.

Адроны — это составные частицы, состоящие из кварков. К адронам относятся барионы (состоящие из трех кварков, например, протон и нейтрон) и мезоны (состоящие из пары кварк-антикварк). Фундаментальный принцип КХД, называемый конфайнментом (удержанием цвета), гласит, что в свободном состоянии могут существовать только «бесцветные» или «белые» комбинации кварков. Это означает, что суммарный цветовой заряд любого адрона равен нулю. Бесцветное состояние достигается двумя способами:

• В барионах комбинируются три кварка с тремя разными цветами (например, красный + зеленый + синий).
• В мезонах комбинируются кварк и антикварк, несущие цвет и соответствующий ему антицвет (например, красный кварк и антикрасный антикварк).

Таким образом, адроны в целом являются цвето-нейтральными частицами.

Касательно наблюдаемости кварков в свободном состоянии — они не наблюдаются. Это прямое следствие уже упомянутого принципа конфайнмента. Сила, связывающая кварки внутри адрона (сильное ядерное взаимодействие), не ослабевает с расстоянием, а остается постоянной. Если попытаться «вырвать» кварк из адрона, затрачивая энергию, то в определенный момент эта энергия становится достаточной для рождения из вакуума новой пары кварк-антикварк. В результате вместо свободного кварка мы получаем два новых адрона. Этот процесс, называемый адронизацией, не позволяет выделить кварк в чистом виде. Существование кварков подтверждено косвенно, например, в экспериментах по глубоконеупругому рассеянию, но ни один свободный кварк никогда не был зарегистрирован.

Ответ: Кварки имеют один из трех цветовых зарядов: красный, зеленый или синий. Адроны являются «бесцветными» (цвето-нейтральными), их суммарный цветовой заряд равен нулю. Кварки не наблюдаются в свободном состоянии из-за явления конфайнмента (удержания цвета).