Как в теории элементарных частиц появились кварки? (к 60-летию великого открытия)

В статье рассматривается история возникновения в 1963–1964 гг. понятия кварков и кварковой модели в теории элементарных частиц. Кварки имеют дробный электрический заряд и существуют только внутри сильно взаимодействующих частиц (адронов), являясь, таким образом, совершенно новой формой материи. Развитие этой модели привело к современной теории сильных взаимодействий, называемой квантовой хромодинамикой (КХД), которая включена в стандартную модель, являющуюся современной теорией элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий в микромире. Показано, что это открытие практически одновременно и независимо сделали американские теоретики М. Гелл-Манн и Дж. Цвейг (термин «кварк» ввел Гелл-Манн, Цвейг же использовал слово «туз», которое в дальнейшем не получило признания). Отмечено также более раннее предвосхищение кварковой модели в работе израильских ученых Ю. Неемана и Х. Гольдберга. Все они исходили из симметрии сильного взаимодействия, открытой в 1961 г. Гелл-Манном и Нееманом и названной Гелл-Манном «восьмеричным путем». Различие же их подходов заключалось в разном понимании проблемы реальности кварков: Нееман и его соавтор в реальность дробно заряженных частиц вообще не верили, Цвейг считал, что они могут существовать в свободном виде, Гелл-Манн был наиболее близок к современному пониманию, полагая, что они существуют только внутри адронов. Отмечен ряд особенностей процесса открытия кварков (феномены упущенных возможностей, одновременного и независимого открытий, вторжения метафизики в физику и др.). К статье приложен краткий словарь используемых в статье специальных терминов.

Ключевые слова

элементарные частицы, кварки, сильные взаимодействия, симметрии, «восьмеричный путь», калибровочные поля, квантовая хромодинамика, стандартная модель, проблема реальности кварков, историко-научные феномены, М. Гелл-Манн, Дж. Цвейг, Ю. Нееман

Получено

27.03.2023

Дата публикации

28.06.2024

Кол-во символов

62810

Цитировать

ГОСТ	Визгин В. П. Как в теории элементарных частиц появились кварки? (к 60-летию великого открытия) // Вопросы истории естествознания и техники – 2024. – Tом 45. – №2 C. 250-277 [Электронный ресурс]. URL: https://vietmag.org/S020596060032375-4-1 (дата обращения: 02.10.2024). DOI: 10.31857/S0205960624020025
MLA	Laskovaya, Vladimir "How Did Quarks Appear in the Theory of Elementary Particles? (Towards the 60th Anniversary of the Great Discovery)." Voprosy istorii estestvoznaniia i tekhniki 45.2 (2024):250-277. DOI: 10.31857/S0205960624020025
APA	Laskovaya V. (2024). How Did Quarks Appear in the Theory of Elementary Particles? (Towards the 60th Anniversary of the Great Discovery). Voprosy istorii estestvoznaniia i tekhniki 45(2), pp.250-277 DOI: 10.31857/S0205960624020025

100 руб.

При оформлении подписки на статью или выпуск пользователь получает возможность скачать PDF, оценить публикацию и связаться с автором. Для оформления подписки требуется авторизация.

Оператором распространения коммерческих препринтов является ООО «Интеграция: ОН»

Всего подписок: 0, всего просмотров: 12

Оценка читателей: голосов 0

1. Barnes, V. E., Connolly, P. L., Crennell, D. J. et al. (1964) Observation of a Hyperon with Strangeness Minus Three, Physical Review Letters, vol. 12, no. 8, pp. 204–206.

2. Berestetskii, V. B. (1979) Problemy fiziki elementarnykh chastits [Problems in Particle Physics]. Moskva: Nauka.

3. Charitos, P. (2013) Interview with George Zweig (13th December 2013), https://ep-news.web.cern.ch/content/interview-george-zweig.

4. Chew, G. F., Gell-Mann, M., and H. Rosenfeld, A. H. (1964) Strongly Interacting Particles, Scientific American, vol. 210, no. 2, pp. 74–93.

5. Fritzsch, H. (1987) The Development of Quantum Chromodynamics, in: Doncel, M., Hermann, A., Michel, L., and Pais, A. (eds.) Symmetries in Physics (1600–1980). Proceedings of the 1st International Meeting on the History of Scientific Ideas. Sant Feliu de Guixols, Catalonia, Spain. September 20–26, 1983. Bellaterra, Barcelona: Universitat Autonoma de Barcelona, pp. 593–609.

6. Fritzsch, H. (ed.) (2018) Murray Gell-Mann and the Physics of Quarks. Basel, Boston and Berlin: Birkhäuser.

7. Fritzsch, H., and Gell-Mann, M. (eds.) (2015) 50 Years of Quarks. Singapore: World Scientific.Gell-Mann, M. (1962) Symmetries of Baryons and Mesons, Physical Review, vol. 125, pp. 1067–1084.

8. Gell-Mann, M. (1964) A Schematic Model of Baryons and Mesons, Physics Letters, vol. 8, no. 3, pp. 214–216.

9. Gell-Mann, M. (1987) Particle Theory from S-Matrix to Quarks, in: Doncel, M., Hermann, A., Michel, L., and Pais, A. (eds.) Symmetries in Physics (1600–1980). Proceedings of the 1st International Meeting on the History of Scientific Ideas. Sant Feliu de Guixols, Catalonia, Spain. September 20–26, 1983. Bellaterra, Barcelona: Universitat Autonoma de Barcelona, pp. 473–497.

10. Gell-Mann, M. (2010) Selected Papers. Singapore: World Scientific.

11. Gell-Mann, M., Rozenfelʼd, A., and Chu, Dzh. (Gell-Mann, M., Rosenfeld, A., and Chew, G.) (1964) Sil’no vzaimodeistvuiushchie chastitsy [Strongly Interacting Particles], Uspekhi fizicheskikh nauk, vol. 83, no. 4, pp. 695–727.

12. Gleshou, Sh. (Glashow, Sh.) (1980) Na puti k ob”edinennoi teorii – niti v gobelene. Nobelevskaia lektsiia [Towards a Unified Theory – Threads in a Tapestry. Nobel Lecture], Uspekhi fizicheskikh nauk, vol. 132, no. 2, pp. 219–228.

13. Goldberg, H., and Ne’eman, Y. (1963) Baryon Charge and R-Inversion in Octet Model, Il Nuovo Cimento, vol. 27, no. 1, pp. 1–2.

14. Gribbin, Dzh., and Gribbin, M. (Gribbin, J., and Gribbin, M.) (2002) Richard Feinman: zhizn’ v nauke [Richard Feynman: A Life in Science]. Izhevsk: Institut komp’iuternykh issledovanii.

15. Gross, D. (Gross, D.) (2005) Otkrytie asimptoticheskoi svobody i poiavlenie KKhD. Nobelevskaia lektsiia [The Discovery of Asymptotic Freedom and the Emergence of QCD. Nobel Lecture], Uspekhi fizicheskikh nauk, vol. 175, no. 12, pp. 1306–1318.

16. Han, M., and Nambu, Y. (1965) Three-Triplet Model with Double SU(3) Symmetry, Physical Review, vol. B 139, pp. 1006–1015.

17. Ikeda, M., Ogawa, Sh., and Ohnuki, Y. (1959) A Possible Symmetry in Sakata’s Model for Bosons-Baryons System, Progress of Theoretical Physics (Kyoto), vol. 22, no. 5, pp. 715–724.

18. Isaev, P. S. (2015) Obyknovennye, strannye, ocharovannye, prekrasnye…: ob istorii razvitiia teoreticheskikh idei v fizike elementarnykh chastits [Ordinary, Strange, Charmed, Beautiful...: On the History of the Development of Theoretical Ideas in Particle Physics]. Moskva: LENAND.

19. Levin, A. E. (2019) Vos’merichnyi put’ Vselennoi: umer Marri Gell-Mann – sozdatel’ sovremennoi modeli subatomnykh chastits [Eightfold Way of the Universe: Murray GellMann, Creator of the Modern Model of Subatomic Particles, Has Died], https://web.archive.org/web/20190604101438/https://nplus1.ru/material/2019/05/29/rip-murray-gell-mann.

20. Lipkin, H. J. (1973) Quarks for Pedestrians, Physics Reports, vol. 8, no. 3, pp. 173–268.

21. Nambu, Y. (1966) A Systematics of Hadrons in Subnuclear Physics, in: De-Shalit, A., Feshbach, H., and Van Hove, L. (eds.) Preludes in Theoretical Physics in Honor of V. Weisskopf. Amsterdam: North-Holland and New York: Wiley, pp. 133–142.

22. Nambu, Io. (Nambu, Y.) (1984) Kvarki [Quarks]. Moskva: Mir.

23. Ne’eman, Y. (1961) Derivation of Strong Interactions from a Gauge Invariance, Nuclear Physics, vol. 26, pp. 222–229.

24. Ne’eman, Y. (1987) Hadron Symmetry, Classification and Compositeness, in: Doncel, M., Hermann, A., Michel, L., and Pais, A. (eds.) Symmetries in Physics (1600–1980). Proceedings of the 1st International Meeting on the History of Scientific Ideas. Sant Feliu de Guixols, Catalonia, Spain. September 20–26, 1983. Bellaterra, Barcelona: Universitat Autonoma de Barcelona, pp. 499–540.

25. Neeman, Iu. (Ne’eman Y.) (1964) Vyvod silʼnykh vzaimodeistvii iz printsipa kalibrovochnoi invariantnosti [The Derivation of Strong Interactions from the Principle of Gauge Invariance], in: Ivanenko, D. D. (ed.) Elementarnye chastitsy i kompensiruiushchie polia. Sbornik statei [Elementary Particles and Compensating Fields. A Collection of Papers]. Moskva: Mir, pp. 176–185.

26. Okunʼ, L. B. (1981) Leptony i kvarki [Leptons and Quarks]. Moskva: Nauka.

27. Okun, L. B. (2015) On the Way from Sakatons to Quarks, in: Fritzsch, H., and Gell-Mann, M. (eds.) 50 Years of Quarks. Singapore: World Scientific, pp. 57–94.

28. Okun, L. B. (2015) On the Way from Sakatons to Quarks, International Journal of Modern Physics A, vol. 30, no. 1, 1530008.

29. Pais, A. (1986) Inward Bound: Of Matter and Forces in the Physical World. Oxford and New York: Clarendon Press and Oxford University Press.

30. Wess, J. E. (1960) Investigation of the Invariance Group in the Three Fundamental Fields Model, Il Nuovo Cimento, vol. 15, no. 1, pp. 52–72.

31. Zelʼdovich, Ia. A. (1965) Klassifikatsiia elementarnykh chastits i kvarki “v izlozhenii dlia peshekhodov” [Classification of Elementary Particles and Quarks “for Pedestrians”], Uspekhi fizicheskikh nauk, vol. 86, no. 2. S. 303–314.

32. Zelʼdovich, Ia. B. (1985) Izbrannye trudy. Chastitsy, iadra, Vselennaia [Selected Works. Particles, Nuclei, Universe]. Moskva: Nauka.

33. Zelʼdovich, Ia. B., Okunʼ L. B., and Pikelʼner, S. B. (1965) Kvarki: astrofizicheskii i fizikokhimicheskii aspekty [Quarks: Astrophysical and Physicochemical Aspects], Uspekhi fizicheskikh nauk, vol. 87, no. 1, pp. 113–124.

34. Zweig, G. (1964) An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and Its Breaking. CERN Preprint 8419/TH-401(January 17, 1964), https://cds.cern.ch/record/352337.

35. Zweig, G. (2015) Concrete Quark, in: Fritzsch, H., and Gell-Mann, M. (eds.) 50 Years of Quarks. Singapore: World Scientific, pp. 25–56.