Номер 2, страница 238 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 65. Взаимодействие кварков. Глава 8. Элементарные частицы - номер 2, страница 238.

2. Почему мезон состоит из кварка и антикварка? Чему равен барионный заряд мезона?

Почему мезон состоит из кварка и антикварка? Мезоны относятся к адронам — частицам, состоящим из кварков и участвующим в сильном взаимодействии. Фундаментальный принцип сильного взаимодействия, описываемый квантовой хромодинамикой (КХД), — это конфайнмент, или удержание цвета. Он гласит, что в природе в свободном виде могут существовать только частицы с нулевым суммарным цветовым зарядом (так называемые "бесцветные" частицы). Кварки несут один из трёх цветовых зарядов (условно "красный", "зелёный", "синий"), а антикварки — соответствующие антицвета. Чтобы получить бесцветную частицу, нужно скомбинировать кварки так, чтобы их цвета "нейтрализовали" друг друга. Простейший способ сделать это, помимо комбинации трёх кварков разных цветов (что образует барион), — это объединить один кварк с одним антикварком, цвет которого является антицветом для цвета кварка (например, "красный" кварк и "антикрасный" антикварк). Такая пара является бесцветной, и именно она и образует мезон.

Ответ: Мезон состоит из кварка и антикварка, потому что такая пара является простейшей комбинацией, обладающей нулевым цветовым зарядом ("бесцветной"), что является обязательным условием для существования свободных частиц в рамках теории сильных взаимодействий.

Чему равен барионный заряд мезона? Барионный заряд — это сохраняющееся квантовое число, характеризующее частицы. По соглашению, барионный заряд любого кварка равен $B_q = +1/3$, а любого антикварка — $B_{\bar{q}} = -1/3$. Поскольку мезон состоит из одного кварка и одного антикварка, его барионный заряд является суммой барионных зарядов его составляющих. Таким образом, барионный заряд мезона $B_{мезон}$ вычисляется как: $B_{мезон} = B_q + B_{\bar{q}} = \frac{1}{3} + (-\frac{1}{3}) = 0$.

Ответ: Барионный заряд мезона равен 0.