Кварки на свободе.

[Evalmer]

О кварках известно не так уж и много: только то, что они имеют массу «m» и электрический заряд «е». Да еще то, что они как-то вращаются. При этом, вращающийся заряд кварка порождает его магнитный момент «μ», а вращающаяся масса – момент механический «J» (спин). И все эти параметры кварка связаны между собою простым соотношением:

m/е = J/μ

Причем все известные в Природе кварки имеют одинаковую величину спина (J = ћ/2), что значительно упрощает расчет их масс:

m = ћ∙е/(2∙μ)

Так, если один свободный отрицательно заряженный легкий (с массой немногим менее 0,511 МэВ) кварк (лептоний: β⁻) «окутать» небольшой энергетической оболочкой, то получится всем хорошо известный Электрон: «е⁻» – стабильная элементарная частица, имеющая в антимире своего двойника: Позитрон «е⁺» – один положительно заряженный лептоний «β⁺» в аналогичной оболочке.

Но если в единую энергетическую оболочку поместить отрицательный лептоний вместе с положительным, то получится конструкция (β⁻, β⁺), именуемая Позитронием «Ps».
Почему-то принято считать Позитроний атомом водорода, в ядре которого протон заменен позитроном. Интересно, почему бы наеборот, не считать Позитроний атомом антиводорода, в ядре которого антипротон заменен электроном – вопрос риторический...

Главное, что эти два кварка в структуре элементарной частицы под названием Позитроний, лихо между собою взаимодействуют (аннигилируют), порождая в месте своего недолгого существования (на месте нестабильной элементарной частицы) два или три фотона «γ».

Ps(β⁻, β⁺) → γ + γ
Ps(β⁻, β⁺) → γ + γ + γ

Аналогичным образом ведет себя и «конструкция» из двух пар лептоний-антилептоний (2β⁻, 2β⁺), являющихся основой (ядром) другой нестабильной частицы, именуемой нейтральным Пи-мезоном:

π⁰(2β⁻, 2β⁺) → γ + γ
π⁰(2β⁻, 2β⁺) → γ + γ + γ

Однако в случае с Пи-мезоном, помимо варианта полной внутренней аннигиляции элементарной частицы, возможна также и ее частичная аннигиляция, когда аннигилирует лишь одна из двух кварк-антикварковых пар.

π⁰(2β⁻, 2β⁺) → (β⁻, β⁺) + γ → е⁻(β⁻) + е⁺(β⁺) + γ

Кроме того, возможен (как еще один из каналов распада) и вариант безаннигиляционного развала структуры элементарной частицы на ее составные фрагменты:

π⁰(2β⁻, 2β⁺) → е⁻(β⁻) + е⁺(β⁺) + е⁻(β⁻) + е⁺(β⁺)

Но, пожалуй, самыми любопытными каналами распада нейтрального Пи-мезона являются каналы, связанные с перегруппировкой кварков в его структуре:

π⁰(2β⁻, 2β⁺) → μ⁻(2β⁻, β⁺) + е⁺(β⁺)
π⁰(2β⁻, 2β⁺) → μ⁺(β⁻, 2β⁺) + е⁻(β⁻)

В продуктах распада нейтрального Пи-мезона, при таком раскладе, появляются новые кварковые «конструкции», именуемые Мю-мезонами: положительными и отрицательными «μ⁺; μ⁻».
Эти новые элементарные частицы (как, впрочем, и все прочие, структуру имеющие) являют собою комбинацию (в данном случае только трех) кварков, размещенных в общей энергетической упаковке (оболочке).

Как нетрудно догадаться, в каналах распада Мю-мезонов может иметь место только частичная внутренняя аннигиляция с выбросом неспарившегося кварка или полный развал системы на три изолированных кварка:

μ⁻(2β⁻, β⁺) → е⁻(β⁻) + ν + ν
μ⁻(2β⁻, β⁺) → е⁻(β⁻) + е⁺(β⁺) + е⁻(β⁻)

где «ν» – есть «кастрированный фотон» (нейтрино), спонадобившийся матушке-природе исключительно для согласования спинов исходного и конечного состояний микросистем.
В принципе, между Фотоном и его «огрызком» в лице Нейтрино (как бесструктурных элементарных частиц) нет особой разницы. И их смело можно считать лишь мелким, побочным продуктом распада настоящих (имеющих кварковую основу) элементарных частиц. И это есть предмет отдельного разговора на любителя (для любителей «копать глубже»). Единственно на что следует обратить внимание в рамках настоящей статьи, так это на то, что в процессах распада бозонов фотоны доминируют над нейтрино, а в процессах распада фермионов – все с точностью наоборот: нейтрино доминируют над фотонами.

…И, напоследок, пара слов о конструкции из пяти кварков. Данная конструкция отличается от всех рассмотренных выше тем, что состоит уже не из одной, а из двух «оболочек», являя собою «кварковое ядро» заряженного (положительного, либо отрицательного) Пи-мезона «π⁺; π⁻».

π⁻(2β⁻, β⁺ + β⁻, β⁺)
π⁺(β⁻, 2β⁺ + β⁻, β⁺)

Тема многооболочечных элементарных частиц замечательна уж тем, что определяет т.н. Странность элементарных частиц числом электрически нейтральных (содержащих равное количество легких кварков и антикварков) оболочек, входящих в структуру элементарных частиц. В связи с чем Пи-мезоны имеют одну единицу Странности, которую упорно стараются не замечать.
Аналогичным образом, число электрически нейтральных (содержащих равное количество тяжелых кварков и антикварков: « α⁺ и α⁻ », о которых здесь не было сказано ни слова) оболочек, входящих в структуру элементарных частиц, определяют т.н. Очарованье этих элементарных частиц.

Одним словом, пришло время покончить с пресловутым конфайнментом и выпустить, наконец, кварки на свободу.

[Evalmer]

для любителей «копать глубже»

Распад элементарных частиц, содержащих несколько структурных оболочек, всегда начинается с самой верхней (внешней) оболочки. Потому, в качестве главного канала распада отрицательного Пиона мы будем иметь в доминирующем варианте:

π⁻(2β⁻,β⁺ + β⁻,β⁺) → μ⁻(2β⁻,β⁺) + ν

а в качестве варианта "вспомогательного":

π⁻(2β⁻,β⁺ + β⁻,β⁺) → μ⁻(2β⁻,β⁺) + ν + γ

И, как альтернатива им, в форме каскадной аннигиляции обеих оболочек:

π⁻(2β⁻,β⁺ + β⁻,β⁺) → е⁻(β⁻) + ν
π⁻(2β⁻,β⁺ + β⁻,β⁺) → е⁻(β⁻) + ν + γ

С учетом же полного (безаннигиляционного) распада структуры внешней оболочки:

π⁻(2β⁻,β⁺ + β⁻,β⁺) → π⁰(2β⁻,2β⁺) + е⁻(β⁻)

...с "опусканием" части продуктов распада внутрь близлежащей оболочки, что, собственно и способно спровоцировать последующий "каскадный" распад всей структуры.

[Evalmer]

Забегая немного вперед, хотелось бы показать насколько точнее работают "освобожденные" от пут конфайнмента кварки в сравнении со своими "закомплексованными" собратьями.

Прежде всего, массы лептонных оболочек квантуются (по параметру "n") в ранге зарядовых состояний кванта лептонной массы: ЕА = М(2β⁻,β⁺) = 1,6 МэВ (строгий вывод будет приведен при наличия интереса к теме):

М(β⁻) = n∙Е₁ (Е₁=1,3 МэВ)
М(β⁻,β⁺) = n∙Е₂ (Е₂=6,8 МэВ)
М(β⁻,2β⁺) = n∙E₃ (Е₃=36,9 МэВ)

А пи-мезоны, при этом, выступают в качестве энергетической суперпозиции этих зарядовых состояний:

масса: Mn = (5 – 2∙n)∙En+2 – (2 + 2∙n)∙En
время жизни: tn = 10⁻¹⁰∙(n + 1)∙6,49⁽⁽⁵⁻²ⁿ⁾⁽ⁿ⁺²⁾⁻⁽²⁺²ⁿ⁾ⁿ⁾

В соответствии с этими формулами, масса нечетной (n=1) суперпозиции составляет 105,5 МэВ со временем жизни 2,3∙10⁻⁶ сек. (мю-мезон), а М₂=135,1 МэВ, при t₂=10⁻¹⁶ сек (пи-нуль-мезон).

Что позволяет говорить об объединении бозонов и фермионов в единую группу элементарных частиц.

p.s.
если есть интерес к проблеме расчета масс элементарных частиц на основе квантовых представлений об этих массах, то готов продолжить обсуждение настоящей темы.

[Макcим]

Интерес есть. Только ничего не понятно.
За исключением разве того, что...

[Evalmer]

Хорошо.
Давайте объект Микромира, удовлетворяющий требованию

m = ћ∙е/(2∙μ)

именовать не кварком, а кварконом!
От этого его структурообразующая функция не пострадает.
И электрон, по-прежнему, будет представлять из себя один лептонный кваркон (β⁻), массой ≈510 кэВ с "нейтральным довеском", массой ≈1 кэВ
Возражения есть?