hrw45

samém kon-
ci, poté co svazek překoná vzdálenost 140m, poklesne díky
rozpadu částic počet kaonů ve svazku (tj. intenzita svazku)
na
parenleftbigg
1
2
parenrightbigg
parenleftBig
140
28,7
parenrightBig
= 0,034 neboli 3,4% (Odpovědquoteright)
počáteční hodnoty.
Takovýútlumsvazkujenevítaný,alestáleještěpřijatelný.
Povšimněte si, jakdůležitý je jev dilatace času. Bez něj by
totiž došlo kzeslabeníintenzity svazku na
parenleftbigg
1
2
parenrightbigg
parenleftBig
140
28,7
parenrightBig
(11,1)
.
= 5·10
−17
původní hodnoty. (Zdůvodnění najdete při opětném čtení
předchozí argumentace.) Dilatace času způsobuje vzrůst in-
tenzity v řádumilionů miliard.
PŘÍKLAD 45.2
Pion v klidu se rozpadá podle rov.(45.4):
π
+
→ µ
+
+ν.
Jaká bude kinetická energie antimionu µ
+
? Jaká bude kine-
tická energie neutrina?
ŘEŠENÍ: Ztab.45.1známeklidovéenergiepionuaantimi-
onu139,6MeVa105,7MeV.Rozdíltěchtoenergiímusíbýt
kinetická energie antimionu a neutrina, tedy
139,6MeV−105,7MeV=
= 33,9MeV= E
k,µ
+E
k,ν
. (45.6)
Poněvadž pion byl v klidu, vyžaduje zákon zachování hyb-
nosti
p
µ
= p
ν
,
kde p
µ
jevelikost hybnostiantimionuap
ν
neutrina.Vhodná
formatohoto vztahu je
(p
µ
c)
2
= (p
ν
c)
2
. (45.7)
Rov.(38.37)
(pc)
2
= E
2
k
+2E
k
mc
2
(45.8)
dává relativistický vztah mezi kinetickou energií částice E
k
a její hybností p.Podosazení dorov.(45.7) dostáváme
E
2
k,µ
+2E
k,µ
m
µ
c
2
= E
2
k,ν
, (45.9)
nebotquoteright pro neutrino předpokládáme m
ν
c
2
= 0. Nyní vypoč-
teme z rov.(45.6) E
k,ν
a dosadíme do rov.(45.9). Odtud pak
pro E
k,µ
dostaneme
E
k,µ
=
(33,9MeV)
2
2(33,9MeV+m
D1
c
2
)
=
=
(33,9MeV)
2
2(33,9MeV+105,7MeV)
=
= 4,12MeV. (Odpovědquoteright)
Kinetická energie neutrina je potom zrov.(45.6)
E
k,ν
= 33,9MeV−E
k,D1
= 33,9MeV−4,12MeV =
= 29,8MeV. (Odpovědquoteright)
Z výsledku vidíme, že ačkoli velikosti hybnosti obou rozbí-
hajícíchsečásticjsoustejné,neutrinozískávětšíčást(88%)
kinetické energie.
PŘÍKLAD 45.3
Protonyvbublinkovékomořejsoubombardoványzápornými
piony o vysoké energii a nastává následující reakce:
π
−
+p → K
−
+Sigma1
+
.
Klidové energie těchto částic jsou:
π
−
139,6MeV K
−
493,7MeV
p 938,3MeV Sigma1
+
1189,4MeV
Jaká je energie rozpadu při tétoreakci?
ŘEŠENÍ: Energie rozpadu je
Q = (m
π
c
2
+m
p
c
2
)−(m
K
c
2
+m
Sigma1
c
2
) =
= (139,6MeV+938,3MeV)−
−(493,7MeV+1189,4MeV) =
=−605MeV. (Odpovědquoteright)
Zápornéznaménkovýsledkuříká,žejdeoendotermickou
reakci. To znamená, že pokud je proton v klidu, musí mít
dopadajícípion(π
−
)kinetickouenergiivětšínežnějakápra-
hová hodnota, abyreakcemohla vůbec proběhnout. Prahová
energie je větší než 605MeV vzhledem ktomu, že musí být
splněn i zákon zachování hybnosti, tedy nejen že vznikne
dvojicekaon(K
−
)aSigma1-baryon(Sigma1
+
),aležetytočásticemusí
získat jistou kinetickou energii. Relativistický výpočet, je-
hož detaily pro nás v tuto chvíli nejsou důležité, ukazuje, že
prahová energie pro dopadající pion je 907MeV.
45.4 LEPTONY 1181
45.4 LEPTONY
Pokračujme nyní s naším programem klasifikace částic.
Budemesenejprvezabývatleptony,tedyčásticemi,nakteré
nepůsobí silnájadernásíla.
Zatím jsme se jako s leptonem seznámili se známým
elektronem a s neutrinem, které jej provází při β-rozpadu.
Jiným příkladem leptonu je mion, jehož rozpad popisuje
rov.(45.5). Fyzikové postupně objevili, že neutrino, které
seobjevujevrov.(45.4)přivznikumionu,nenítasamáčás-
ticejakoneutrinovβ-rozpadu,kteréjespojenosvýskytem
elektronu. Pokud je musíme rozlišovat, nazýváme první
z nich mionové neutrino (symbol ν
µ
) a druhé pak elek-
tronové neutrino (symbol ν
e
).
To, že se skutečně jedná o dva různé druhy neutri-
na,dokazuje skutečnost,že při dopadu mionových neutrin
(produkovaných při pionovém rozpadu podle rov.(45.4))
naterčpevnélátkyjsouvždypozoroványpouzemiony,ale
nikdy elektrony. Naopak dopadají-li elektronová neutrina
(produkovanápřiβ-rozpaduštěpnýchproduktůvjaderném
reaktoru)naterčpevnélátky,jsouvždypozorovány pouze
elektrony,alenikdy miony.
Dalšílepton, tauon (symbol τ),bylobjevenveSLAC
v roce 1975; jeho objevitel Martin Perl se stal v roce 1995
laureátem Nobelovy ceny za fyziku. Také k tauonu exis-
tuje přidružené neutrino, odlišné od obou předchozích.
Vtab.45.2jsoushrnutydnesznáméleptony.Leptonyjsou
rozdělenydotřírodin,znichžkaždáobsahuječástici(elek-
tron, mion a tauon) a kní přidružené neutrino. Máme
také důvod věřit, že existují právě jen tři rodiny leptonů
uvedené v tab.45.2. Leptony nemají žádnou rozeznatel-
nou vnitřní strukturu ani měřitelné rozměry; při interakci
sostatnímičásticemineboelektromagnetickýmivlnamise
chovajíjakoopravdu bodovéfundamentálníčástice.
Zachování leptonového čísla
Vkaždézetříleptonovýchrodinvtab.45.2můžemedefino-
vatkvantovéčíslo,tzv. leptonové číslo:přiřadímeL =+1
každé částici a L =−1 každé antičástici. Částicím jiných
druhů (jako třeba proton) přiřadíme L = 0. Je experimen-
tálně ověřeno, že při všech reakcích se zachovává lepto-
novéčíslozvláštquoterightprokaždouleptonovourodinu.Mámetedy
vlastnětřileptonováčísla,L
e
,L
µ
aL
τ
,přitomkaždéznich
sepřireakcíchzachovává.
Příkladem je již uváděný rozpad antimionu v rov-
nici(45.5),kterýsinyní podrobnějinapíšemejako
µ
+
→ e
+
+ν
e
+¯ν
µ
. (45.10)
Podívejmesenarozpadnejprvezpohledumionovérodiny
leptonů. µ
+
je antičástice (tab.45.2) a má tedy mionové
leptonové číslo L
µ
=−1. Částicee
+
a ν
e
nepatří do mio-
novérodinyamajítedyL
µ
= 0.Nakonecposledníčlenna
pravéstraně ¯ν
µ
jeantičásticeamáprototakémionovélep-
tonové číslo L
µ
=−1.Obě strany rov.(45.10) majístejné
mionovéleptonovéčíslo,jmenovitěL
µ
=−1;kdybytomu
taknebylo,nemohlobyktakovémurozpadu µ
+
docházet.
Na levé straně rov.(45.10) není žádná částice elektro-
nové rodiny, elektronové leptonové číslo je tedy L
e
= 0.
Na pravé straně rov.(45.10) má pozitron jako antičástice
(tab.45.2) leptonové číslo L
e
=−1.Elektronové neutrino
je částicea mátedy elektronovéleptonovéčíslo L
e
=+1.
Celkovéelektronovéleptonovéčísločásticnapravéstraně
rov.(45.10) je také nula; i elektronové leptonové číslo se
zachovává.
V rov.(45.10) se neobjevuje žádný z členů tauonové
rodiny,budemetedymítL
τ
= 0naoboustranách.Všechna
leptonová čísla L
µ
, L
e
a L
τ
zůstávají při rozpadu popsa-
némvrov.(45.10)konstantní,jejichhodnotyjsou−1,0a0.
Rozebrali jsme tak jeden příklad obecného zákona, nazý-
vaného zákon zachování leptonového čísla; tento zákon
platípro všechnytypy částicovýchinterakcí.
K
ONTROLA 1: (a) π
+
mezon se rozpadá reakcí π
+
→
→ µ
+
+ ν. Do které leptonové rodiny patří toto ne-
utrino? (b) Je toto neutrino částice, nebo antičástice?
(c)Jakémáleptonovéčíslo?
Tabulka 45.2 Leptony
a
HMOTNOST
RODINA ČÁSTICE SYMBOL (MeV/c
2
)NÁBOJ ANTIČÁSTICE
Elektron
elektron e
−
0,511 −1e
+
elektronové neutrino
b
ν
e
00¯ν
e
Mion
mion µ
−
105,7 −1 µ
+
mionové neutrino
b
ν
µ
00¯ν
µ
Tauon
tauon τ
−
1777 −1 τ
+
tauonové neutrino
b
ν
τ
00¯ν
τ
a
Všechnyleptony(částicei antičástice)majíspin
1
2
a jsoutakfermiony.
b
Nejsou-lihmotnostineutrinnulové,jsou velmimalé.V roce2000jetatootázkastáleotevřená.
1182 KAPITOLA 45 KVARKY, LEPTONY A VELKÝ TŘESK
45.5 HADRONY
Nyní budemeuvažovathadrony(baryony a mezony),tedy
částice,kterénasebepůsobísilnoujadernousilou.Začneme
tím,žeknašemuseznamuzákonůzachovánípřidámeještě
jeden: zákon zachování baryonového čísla.
Abychomsektomutozákonudostali,uvažujmerozpad
protonu
p → e
+
+ν
e
(Q = 937,8MeV). (45.11)
Takováreakcenikdy nenastává.Můžemebýtrádi,žetomu
takje, nebotquoteright jinakby se postupně všechny protony ve
vesmíru přeměnily na pozitrony, což by mělo zhoubné ná-
sledky. Ale přesto tento rozpad zatím nenarušuje žádný
z nám známých zákonů zachování, včetně zachování lep-
tonového čísla.
Pozorovanou stabilitu protonu — a nepřítomnost
mnoha dalších reakcí v přírodě, které by byly jinak
možné — započítáme zavedením baryonového čísla B
anovéhozákonazachování,zachováníbaryonovéhočísla.
Každému baryonu přiřadíme hodnotu B =+1 a kaž-
dému antibaryonu hodnotu B =−1. Částicím jiných
druhůpřiřadímepakhodnotu B = 0.Nemohouprobíhat
takové částicové reakce, které mění celkové baryonové
číslo.
Proton je baryon, zatímco pozitron a neutrino nejsou.
Reakcepopsanárov.(45.11)tedynemůženastat,nebotquoterightna-
rušujezachováníbaryonovéhočísla.Jetotiž
(+1) negationslash= (0)+(0).
Zákon zachováníbaryonového číslajeužitečnýprávě tím,
že vysvětluje, proč mnohé rozpady a částicové reakce ne-
nastávají,ikdyžby bylyjinak dobřemožné.
K
ONTROLA 2: V přírodě není pozorován následující
typrozpaduneutronu:
n → p+e
−
.
Který z následujících zákonů zachování by byl tako-
vou reakcí narušen: (a) energie, (b) momentu hyb-
nosti, (c) hybnosti, (d) náboje, (e) leptonového čísla,
(f) baryonového čísla? Hmotnosti částic jsou: m
n
=
= 939,6MeV/c
2
, m
p
= 938,3MeV/c
2
a m
e
=
= 0,511MeV/c
2
.
PŘÍKLAD 45.4
Analyzujte hypotetický rozpad stacionárního protonu podle
vztahu
p → π
0
+π
+
(nenastává!)
tak, žebudete zkoumatrůzné zákony zachování.(Oba piony
jsou mezony se spinem a baryonovým číslem rovným nule.
Klidová energie π
0
mezonuje 135,0MeV.)
ŘEŠENÍ: Vidímehned,ženábojsezachováváaženeníob-
tížnésplnitzákonzachováníhybnosti—stačí,kdyžsepiony
budou pohybovat v opačných směrech od protonu s hyb-
nostmi o stejné velikosti. Snadno vidíme i zachování lepto-
nového čísla, nebotquoteright leptonové číslo všech tří částic v reakci
je nula.
Energii rozpadu najdeme odečtením klidových energií
částic. Užitím tab.45.1 dostaneme
Q = (m
p
c
2
)−(m
0
c
2
+m
+
c
2
) =
= (938,3MeV)−(135,0MeV+139,6MeV) =
= 663,7MeV.
Kladné znaménko pro energii Q říká, že reakce není vylou-
čena zákonem zachování energie.
Zaznamenali jsme již, že oba piony mají nulový spin.
Proton ale má spinové kvantové číslo
1
2
. V reakci se tedy
nezachovává moment hybnosti a tento důvod stačí ktomu,
aby tento rozpad protonu nemohl nastat.
Navíc se nezachovává ani baryonové číslo. Pro proton
máme B =+1 a pro oba piony je B = 0. Takže uvažovaná
reakcejetakdvakrátzakázána,nebotquoterightbynarušiladvaznašich
pěti zákonů zachování.
PŘÍKLAD 45.5
ČásticesesymbolemXi1
−
(ksíminus)serozpadápodlevztahu
Xi1
−
→ Lambda1
0
+π
−
.
Obě částice, tj. Lambda1
0
(lambda nula) a π
−
, jsou nestabilní. Než
dostaneme stabilní částice, dojde ke kaskádě rozpadových
reakcí:
Lambda1
0
→ p+π
−
,
π
−
→ µ
−
+¯ν
µ
,
µ
−
→ e
−
+ν
µ
+¯ν
e
.
(a) Zapište výraz pro konečný stav rozpadu částice Xi1
−
.
ŘEŠENÍ: Sloučenímvšechvztahůprorozpadynestabilních
částic dostaneme
Xi1
−
→ p+2(e
−
+¯ν
e
)+2(ν
µ
+¯ν
µ
). (Odpovědquoteright)
Všechny částice na pravé straně tohoto celkového vztahu
jsoustabilní.Všimnětesizachovánínáboje,celkovénábojové
kvantové číslo na obou stranách je−1.
(b) Je částice Xi1
−
mezon,nebo baryon?
45.6 A JEŠTĚ JEDEN ZÁKON ZACHOVÁNÍ 1183
Tabulka 45.3 Osm baryonů se spinem 1/2
HMOTNOST KVANTOVÁ ČÍSLA
ČÁSTICE SYMBOL (MeV/c
2
)NÁBOJ PODIVNOST
Proton p 938,3 +10
Neutron n 939,6 0 0
Lambda Lambda1
0
1115,6 0 −1
Sigma Sigma1
+
1189,4 +1 −1
Sigma Sigma1
0
1192,5 0 −1
Sigma Sigma1
−
1197,3 −1 −1
Ksí Xi1
0
1314,9 0 −2
Ksí Xi1
−
1321,3 −1 −2
ŘEŠENÍ: Proton je baryon. Všechny další částice na pravé
straně celkového vztahu mají B = 0. Aby byl splněn zákon
zachování baryonového čísla, musí být baryonové číslo čás-
tice Xi1
−
rovno B =+1, částice Xi1
−
je tedy baryon. Kdyby
měla být mezon,její baryonové číslo by bylo nula.
(c)Jsou v celkovém vztahu zachována leptonová čísla?
ŘEŠENÍ: Částice Xi1
−
na levé straně vztahu se neobjevuje
v tab.45.2, která obsahuje všechny leptony, musí mít tedy
leptonové číslo nula. Pravá strana vztahu obsahuje osm lep-
tonů, čtyři z elektronové a čtyři z mionové rodiny. Uvnitř
každé rodiny se tyto leptony objevují jako dvojice částice
santičásticíatymajíopačnáznaménkaleptonovéhočísla.Je
tedyjakcelkovéelektronové leptonové číslo L
e
,takcelkové
mionové leptonové číslo L
µ
rovno nule a leptonová čísla se
v reakcizachovávají.
(d) Co můžeteříci ospinu částice Xi1
−
?
ŘEŠENÍ: Všech devět částic na pravé straně celkového
vztahu má spin
1
2
. Devět hodnot m
s
=±
1
2
dá dohromady
vždy poločíselnou hodnotu, bezohledunato,jakébude zna-
ménko jednotlivých složek S
z
. Výsledné kvantové spinové
číslo částice Xi1
−
musí být poločíselné. (Skutečně, toto kvan-
tovéčísloje
1
2
,částiceXi1
−
jeuvedenaspolusdalšímibaryony
se spinem
1
2
v tab.45.3.)
45.6 A JEŠTĚ JEDEN ZÁKON
ZACHOVÁNÍ
Částicemajíještědalšívnitřnícharakteristikynežty,které
jsme dosud uvažovali: hmotnost, náboj, spin, leptonové
číslo a baryonové číslo.První z těchto dalšíchcharakteris-
tiksevynořila,kdyžsiexperimentátořipovšimli,ženěkteré
novéčásticejakojekaon(K)asigma(Sigma1)vznikajíjenspo-
lu. Zdálo se nemožné získat v reakci jen jednu z nich. Při
interakcisvazkupionůsvysokouenergiísprotonykapaliny
vbublinkovékomoře dojdečastok reakci
π
+
+p → K
+
+Sigma1
+
. (45.12)
Naopakreakce
π
+
+p → π
+
+Sigma1
+
, (45.13)
kteráneporušuježádnýzezákonůzachováníznámýchvpo-
čátcíchčásticovéfyziky,nenastanenikdy.
Proto se začalo předpokládat (navrhli to nezávisle na
sobě Murray Gell-Mann ve Spojených státech a K. Nishi-
jima v Japonsku), že některé částice mají novou vlast-
nost,nazvanoupodivnost(strangeness),kterépříslušínové
kvantové číslo S a pro toto číslo existuje vlastní zákon
zachování. (Je třeba odlišovat zde zavedený symbol S od
spinu.) Název podivnost pochází z doby před tím, než se
odhalily vlastnosti těchto částic; tehdy byly známy jako
„podivnéčástice“anázevužzůstal.
Proton,neutronapionmají S = 0;nejsouto„podivné
částice“. Částici K
+
byla přiřazena podivnost S =+1
a částici Sigma1
+
podivnost S =−1. Je tedy v rov.(45.12)
podivnostzachována
(0)+(0) = (+1)+(−1) (hodnoty S),
alenenízachovánav rov.(45.13)
(0)+(0) negationslash= (0)+(−1) (hodnoty S).
Reakce popsaná rov.(45.13) nenastává, protože narušuje
zákon zachování podivnosti:
Podivnost se při interakci prostřednictvím silné jaderné
sílyzachovává.
Může se zdát těžkopádné vymýšlet novou vlastnost
částic jen proto, abychom vyřešili malou záhadu, jakou
představují rov.(45.12) a (45.13). Podivnost a její kvan-
tovéčíslosevšakbrzyprojevilyvmnohadalšíchoblastech
fyziky elementárních částic, a podivnost je dnes plnohod-
notnou charakteristikou částice, podobně jako třeba náboj
nebospin.Proty,kteříznajíamajírádielementárníčástice,
užpodivnostvůbecnenípodivná.
1184 KAPITOLA 45 KVARKY, LEPTONY A VELKÝ TŘESK
Nenechme se mýlit zvláštností jména. Podivnost není
oniczáhadnějšívlastnostíčásticnežnáboj.Podivnostiná-
boj jsou vlastnosti, které má (nebo nemá) každá částice;
každá vlastnost je určena příslušným kvantovým číslem.
Každá splňuje zákon zachování. Později byly objeveny
další charakteristiky částic a dostalo se jim ještě podiv-
nějších jmen, jako půvab (charm) nebo bottomness,ale
všechny jsou dokonale odůvodněné. Podívejme se napří-
klad, jak se vyplatilo používání podivnosti pro odhalení
důležitýchpravidelnostívcharakteristikáchelementárních
částic.
45.7 OSMINÁSOBNÁ CESTA
Existuje skupina osmi baryonů — jsou mezi nimi neutron
a proton — jejichž spinové kvantové číslo je
1
2
. Tab.45.3
obsahujeněkteréjejichdalšívlastnosti.Naobr.45.4ajefas-
cinujícíobrazec,kterývzniká,kdyžzobrazujemepodivnost
těchtobaryonůvzávislostinajejichnábojovémkvantovém
čísle. Šest z osmi vytváří šestiúhelník, v jehož středu jsou
zbývajícídvabaryony.
Obratquoterightme nyní pozornost od hadronů zvaných baryony
k hadronům zvaným mezony. Některé vlastnosti skupiny
devíti mezonů se spinem nula jsou uvedeny v tab.45.4.
Jestliže vykreslíme tuto skupinu do grafu s osami podiv-
nost—náboj,jakukazujeobr.45.4b,dostávámeopětstejný
fascinující obrazec! Existenci těchto a podobných grafů,
nazývaných diagramy Osminásobné cesty*, předpověděli
nezávisle v roce 1961 Murray Gell-Mann z California In-
stituteofTechnology aYuvalNe’emanzImperialCollege
vLondýně.Obaobrazcezobr.45.4jsoupříklademvelkého
* Převzato z východní mystiky. „Osm“ odpovídá osmi kvantovým
číslům (z nichž my jsme definovalipouze několik),které užívá teorie
založenánapředpokladuurčitýchsymetriíakterápředpovídáexistenci
zmiňovanýchdiagramů.
(a)
(b)
Q=−1 Q=0 Q=+1
Q=−1 Q=0 Q=+1
S=0
S=0
S=−1
S=−1
S=−2
S=+1
p
n
Sigma1
−
Lambda1
0
Sigma1
0
Sigma1
+
Xi1
−
Xi1
0
K
0
K
+
π
−
η
η
prime
π
0
π
+
¯
K
0
K
−
Obr. 45.4 (a) Obrazec Osminásobné cesty pro osm baryonů se
spinem
1
2
ztab.45.3.Částicejsouzobrazenyjakokroužkyvsou-
řadnicíchpodivnost — náboj, osa nábojového kvantového čísla
jenakloněná.(b)Podobnýdiagramprodevětmezonůsespinem
nula z tab.45.4.
počtusymetrickýchdiagramů,dokterýchjsouuspořádány
skupinybaryonůamezonů.
Symetrie diagramu Osminásobné cesty pro baryony
se spinem
3
2
, který zde neukazujeme, vyžaduje deset čás-
tic uspořádaných jako skupina deseti kuželek na kuželní-
ku. Když však byl diagram poprvé zveřejněn, bylo známo
pouze devět takových částic; „čelní kuželka“ chyběla.
Vroce1962Gell-Mannpředpovědělnazákladěteorieasy-
metriediagramutoto:
Tabulka 45.4 Devět mezonů se spinem nula
a
HMOTNOST KVANTOVÁ ČÍSLA
ČÁSTICE SYMBOL (MeV/c
2
)NÁBOJ PODIVNOST
Pion π
0
135,0 0 0
Pion π
+
139,6 +10
Pion π
−
139,6 −
Kaon K
+
493,7 +1 +1
Kaon K
−
493,7 −1 −1
Kaon K
0
497,7 0 +1
Kaon K
0
497,7 0 −1
Eta η 547,5 0 0
Eta sčárkou η
prime
957,8 0 0
a
Všechnymezonyjsoubozonyse spinem0, 1,2, …
45.8 KVARKOVÝ MODEL 1185
Existuje baryon se spinem
3
2
, nábojem −1, podiv-
ností −3 a klidovou hmotností přibližně 1680MeV.
Jestliže budeme tuto částici hledat (navrhuji pojmeno-
vat jiomega minus), myslím, žeji musíme najít.
Skupinafyziků,kterouvedlNicholasSamioszBrook-
havenNationalLaboratory,setétovýzvychopilaaskutečně
nalezla„chybějící“částiciapotvrdila,žemávšechnypřed-
povězené vlastnosti. Nemůže být nic lepšího pro pozved-
nutí důvěry v teorii než rychlé experimentální potvrzení
novépředpovědi!
ObrazceOsminásobnécestymajívefyziceelementár-
ních částic stejné postavení jako periodická tabulka prvků
v chemii. V obou případech máme jistý obraz uspořáda-
nosti,vekterémjsouprázdnámísta(chybějícíčásticenebo
chybějící prvky) velice nápadná a ukazují experimentáto-
rům směr bádání. Samotná existence periodické tabulky
prvkůukazujenato,žeatomyprvkůnejsouelementárními
objekty, ale že musí mít vnitřní strukturu. Podobně také
existence obrazců Osminásobné cesty naznačuje, že me-
zonyabaryonymusímítnějakouvnitřnístrukturu,pomocí
níž mohou být pochopeny jejich vlastnosti. Tato struktura
je kvarkový model,kterým senyní budemezabývat.
45.8 KVARKOVÝ MODEL
Vroce1964Gell-MannaGeorgZweignezávislepoukázali
nato, žediagramy Osminásobnécestymůžemejednoduše
pochopit,kdyžbudemepředpokládat,žemezonyabaryony
jsou složeny z částeček, které Gell-Mann nazval kvarky.
Pojednámenejprve o třech z nich,nazvaných u-kvark (na-
horu — „up“, symbol u), d-kvark (dolů — „down“, sym-
bol d) a s-kvark (podivný — „strange“, symbol s) a při-
řadíme jim vlastnosti podle tab.45.5. (Jména pro tyto tři
kvarky, stejně tak jako pro tři další, se kterými se setkáme
později,nemají jiný význam než jako vhodné značky.Do-
hromady mluvíme o těchto jménech jako o vůních kvarku
(flavors). Stejně dobře bychom mohli místo nahoru, dolů
apodivný užíttřebavanilkový,čokoládovýa jahodový.)
Zlomková nábojová kvantová čísla kvarků vypadají
poněkud otřesně. Počkejte však se soudem, až uvidíte, jak
hladce