Номер 6, страница 250 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Элементы квантовой физики. Параграф 64. Элементарные частицы. Вопросы для самопроверки - номер 6, страница 250.

Условие.

6. Что является особенностью кварков?

Решение.

Кварки — это фундаментальные, элементарные частицы, из которых состоят адроны (например, протоны и нейтроны). Они обладают рядом уникальных особенностей, которые отличают их от всех других известных частиц.

Дробный электрический заряд
Это одна из самых известных и ключевых особенностей кварков. В отличие от лептонов (как электрон) и адронов (как протон), которые имеют электрический заряд, кратный элементарному заряду $\text{e}$, кварки обладают дробным зарядом. Существуют кварки с зарядом $+ \frac{2}{3}e$ (верхний, очарованный, истинный) и с зарядом $- \frac{1}{3}e$ (нижний, странный, прелестный). Комбинация этих дробных зарядов в адронах всегда дает целый заряд. Например, протон состоит из двух верхних (u) и одного нижнего (d) кварка, и его заряд равен $2 \cdot (+\frac{2}{3}e) + (-\frac{1}{3}e) = +1e$.

Конфайнмент (невылетание)
Кварки невозможно наблюдать в свободном, изолированном состоянии. Они существуют только в связанных состояниях внутри адронов. Это явление называется конфайнментом. Сила сильного взаимодействия, связывающая кварки, не ослабевает, а наоборот, возрастает с увеличением расстояния между ними. Поэтому при попытке «оторвать» один кварк от других, затраченная энергия становится настолько большой, что рождает новую пару кварк-антикварк, из которых образуются новые адроны.

Цветовой заряд
Кварки несут особый тип заряда, называемый «цветовым зарядом», который является источником сильного взаимодействия. Это свойство не имеет отношения к оптическому цвету. Существует три типа «цвета» (условно их называют красный, зелёный и синий) и три соответствующих «антицвета». Все адроны, встречающиеся в природе, являются «бесцветными» (или «белыми»), что означает, что цветовые заряды составляющих их кварков в сумме дают нейтральный цвет. Например, в барионах (протон, нейтрон) содержатся три кварка с тремя разными цветами (красный + зелёный + синий = белый).

Шесть «ароматов» и три поколения
Известно шесть типов, или «ароматов», кварков, которые объединяются в три поколения.
Первое поколение: верхний (up, u) и нижний (down, d). Из этих кварков состоит вся стабильная материя во Вселенной.
Второе поколение: очарованный (charm, c) и странный (strange, s).
Третье поколение: истинный (top, t) и прелестный (bottom, b).
Кварки второго и третьего поколений значительно массивнее и нестабильны, они быстро распадаются до кварков первого поколения.

Ответ: Главными и уникальными особенностями кварков являются: 1) наличие дробного электрического заряда ($+ \frac{2}{3}e$ и $- \frac{1}{3}e$); 2) явление конфайнмента, из-за которого кварки не могут существовать в свободном состоянии, а только внутри адронов; 3) наличие особого «цветового» заряда, который является источником сильного взаимодействия.