Есть такая тенденция в физике, чем меньше размеры тем всё более загадочно и интересно, взять хотя бы квантовую механику с её невообразимыми явлениями. Кварк - это ещё одно понятие из области "мелкой" физики, но чтобы было более понятно что это, давайте начнём с более крупных частиц - атомов.
Атом
Ещё в Древней Греции учёные и философы предполагали, что всё вокруг состоит из очень мелких частиц, которые сами по себе неделимы. Такие частицы получили название атомы (от др. греческого неделимый). Конечно, в то время не было возможности проверить, так ли это на самом деле. Уже позже было обнаружено, что всё действительно состоит из атомов, а сами атомы довольно долго считались неделимыми наименьшими "кирпичиками" всего вокруг. Кстати, сегодняшние электронные микроскопы даже позволяют "вживую" увидеть атом. Через какое-то время начали появляться догадки, что и сам по себе атом из чего-то состоит, однако, из чего именно и как всё устроено внутри атома, оставалось загадкой. Наконец, в начале 20 века, была предложена, так называемая, планетарная модель атома, которую наверняка все проходили в школе. Суть её понятна из названия - предполагалось, что строение атома напоминает строение нашей солнечной системы где планеты движутся вокруг солнца. В атоме роль солнца играет некое ядро, а роль планет - электроны которые вращаются вокруг ядра по своим орбитам.
Протоны и нейтроны
Оказалось, что ядро - это более 99,9% всей массы атома, при чём размер ядра в 10 тысяч раз меньше размера всего атома (о чём мы и говорили вначале - чем меньше, тем удивительнее). Чуть позже выяснилось, что и атомное ядро тоже не является неделимым, а состоит из более мелких частиц, эти частицы получили название протоны и нейтроны. Количество протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в таблице Менделеева, а масса протонов и нейтронов почти одинакова и при этом в пару тысяч раз больше массы электрона. Поэтому ядро такое тяжелое.
Можно ещё много чего сказать про эти частицы, их заряд, свойства, про различные модели строения ядра и так далее, но не будем на это отвлекаться.
Кварки
Итак, науке уже известны мельчайшие частицы из которых состоит атом: нейтроны, протоны и электроны. Всё вроде бы прекрасно и можно выдохнуть. Но не тут то было, вскоре после открытия протонов и нейтронов эксперименты показали, что и они в свою очередь состоят из каких-то более мелких частиц. Вот эти то частицы и получили название кварки. Вначале они были предсказаны теоретически (в 1964 году), а позже, при появлении ускорителей, эта теория полностью подтвердилась.
Выяснилось например, что протон состоит из трёх кварков. При чём размер одного кварка примерно в тысячу раз меньше размера протона. Нужно оговорится, что в природе всё далеко не ограничивается такими частицами как протоны, нейтроны и электроны, на самом деле подобных частиц огромное количество. Например протоны и нейтроны это представители большой группы частиц, которая называется адроны. Дак вот со временем выяснилось, что все эти адроны состоят из комбинаций различных кварков. Всего известно 6 типов кварков, каждый из которых обладает своими свойствами, массой и зарядом. Но применительно к кваркам чаще говорят не тип, а аромат (забавно не правда ли?) названия кстати тоже очень занятные:
- верхний
- нижний
- странный
- очарованный
- истинный
- прелестный
Кроме того, кварки обладают цветом, правда "цвет" в этом случае не имеет ничего общего (кроме названия) с тем, что мы привыкли понимать под этим словом. Цвет кварка - это по сути его заряд, но если обычных электрических заряда всего два (положительный и отрицательный), то у кварков их три и эти заряды получили названия красный, синий и зелёный. Все три заряда вместе дают как бы 0 заряд "бесцветный" по аналогии с тем как + и - дают 0 заряд.
Конечно, кварки невозможно увидеть ни в один микроскоп они очень и очень мелкие (в районе 0,000000000000001 мм), информацию о них получают из сложных экспериментов на ускорителях типа большого адронного коллайдера.
Напоследок нужно сказать, что сейчас уже есть теории о том, что и сами кварки состоят из более мелких частиц - преонов. Однако это пока только теории и никакого подтверждения они ещё не нашли.
Спасибо, что прочитали! Заглядывайте почаще.