В чём состояла кварковая гипотеза М. Гелл-Мана и Д. Цвейга? Какие эксперименты подтвердили существование трёх точечных зарядов в нуклонах? Почему спин этих зарядов (кварков) полуцелый?
-
Гипотеза. В
г. американские физики-теоретики М. Гелл-Ман и Дж. Цвейг предположили, что адроны — составные частицы. В частности, нуклоны (протоны и нейтроны) состоят из трёх фундаментальных, электрически заряженных частиц — кварков (§ ). Это объясняло большие массы адронов по сравнению с лептонами. -
Эксперименты. В
г. в Стэнфорде изучали рассеяние электронов с энергией ГэВ на протонах и нейтронах. Подобно опыту Резерфорда по рассеянию -частиц, который показал атомное ядро в центре атома, стэнфордский эксперимент выявил пространственное распределение электрического заряда в нуклоне. При увеличении энергии рассеивающихся электронов до ГэВ удалось установить существование трёх точечных зарядов в нуклонах. Эти частицы свободно перемещаются внутри нуклона «как три пчелы в стакане» — это и есть кварки. -
Почему спин полуцелый. Нуклоны имеют полуцелый спин (
), то есть являются фермионами. Если предположить, что все кварки имеют одинаковый спин, то этот спин должен быть полуцелым: сложение трёх целых спинов дало бы только целое число. Только при сложении трёх полуцелых спинов кварков можно получить полуцелый спин нуклона (см. рис. , в). Значит, кварки — фермионы со спином .
Гипотеза: адроны состоят из кварков, а нуклоны — из трёх кварков. Подтвердили её опыты
