Сообщения о недавнем открытии исследователями, работающими на Большой Адронном Коллайдере, дважды очарованного тертракварка регулярно появляются в новостных лентах. Хотя, столь уж великой сенсацией данное событие не является. Это уже двадцать четвёртая из открытых с момента запуска ускорителя кварковых молекул. Главное же, для большинства читателей эта новость — ни о чём. Какие-то непонятные люди придумали новое неизвестное слово. И тут я могу попытаться что-то сделать. Ибо некогда конструировал тот самый детектор, которым тетракварки и ловят.
Во-первых, о кварках. Это фундаментальные частицы. То есть, существовавшие с начала времён. Так получилось, что время — одно из измерений вселенной, и существует оно только с момента Большого Взрыва. Фундаментальные частицы — тоже. Не было времени, когда бы их не было. Понятно, данные утверждения с трудом воспринимаются разумом. И к обоснованию оных ниже — после ряда утверждений, воспринимаемых с ещё большим трудом, — мы ещё вернёмся.
К фундаментальным, предвечным частицам, помимо кварков, относятся лептоны (в том числе всем более-менее привычные электроны и нейтрино) и некоторые бозоны — частицы, переносящие фундаментальные же взаимодействия. Кварки же, собственно, то из чего состоит «грубая материя». И она, таким образом, состоит из ничего. Фундаментальные частицы не имеют ни размеров, ни определённого положения в пространстве. В строгом смысле, — и особенно явно это проявляется в свойствах кварка — они не существуют. Или существуют лишь виртуально. В потенциальной форме. Это характерно для всех частиц, большинство из которых, однако, могут переходить в реальную форму при взаимодействии с другими частицами. Но один отдельно взятый кварк и того лишён. Наблюдаться, — а наблюдение осуществимо лишь через взаимодействие, — он не может даже теоретически.
К этим утверждениям также придётся вернуться, а, пока, следующее: свойства кварков. Кварки обладают дробным, равным 1/3 или 2/3 заряда электрона электрическим зарядом. У антикварков, он, соответственно, положительный. Также кварки различаются между собой, имея один из шести ароматов. Упоминавшееся в описании новооткрытого тетракварка «очарование» — один из ароматов кварков.
...Почему «аромат» и «очарование»? Это правильный вопрос. И правильным ответом на этот вопрос будет: от отчаяния. Частицы обладают некими объективными физическими свойствами. Но свойства эти не имеют аналогов в макромире. Их нельзя объяснить на пальцах, и тем более визуализировать, опираясь на наблюдаемые и понятные аналогии. Причём, это касается не только «аромата», и не только кварков, но и всего микромира вообще. Он недоступен воображению, ибо не похож ни на что привычное человеческим чувствам. Кварки с таким же успехом можно было бы рассортировать, допустим, по «цветам», но это было бы условностью, как и «ароматы», — частица не имеет цвета. Зато цветовая градация породила бы проблемы с ревнителями политкорректности, к цветам дышащим неровно. Началась бы борьба за права чёрных кварков… Да ну его.
Теперь о молекулах. Кварки могут дружить по двое или по трое, образуя элементарные частицы. В том числе и стабильные, как протон, или долгоживущие, как нейтрон. Комбинацией свойств входящих в состав частицы кварков определяются и её собственные свойства. Что и позволило в своё время кварки открыть. Известные частицы выстраивались в нечто подобное периодической таблице Менделеева, но — многомерной. Тем не менее, очевидно было, что свойства частиц не случайны, и сводимы к комбинациями свойств их элементов. Можно сказать, что данная «таблица», не поддающаяся, как и всё связанное с микромиром, визуализации, ввиду многомерности, и существующая только в виде формул, именуется «Стандартной моделью». Моделью материи.
Но после внесения в таблицу всех известных частиц, в ней обнаружилось множество незаполненных клеток. То есть, модель предсказывала, что некие ещё не найденные частицы тоже должны существовать. Перечень пустых клеток велик, перечень триумфально заполненных в последние годы — тоже, но в данной связи важно, то что модель предсказывала и существование «кварковых молекул». Нестабильных, имеющих ничтожное время жизни частиц, состоящих не из 2-3, а из 4-7 кварков. Соответственно, на молекулы началась охота.
Сложность поимки новых частиц заключается в том, что все они обладают колоссальной (по меркам микромира) массой и ничтожным (ноль и ноль в периоде пикосекунд) временем жизни. Это не совпало так неудачно, а естественное следствие их не найденности. Выпавшие из таблицы частицы не были известны именно потому, что не существуют в современной вселенной. Образоваться они могли только при плотности энергии характерной для момента Большого Взрыва. Но с тех пор пришло 13.7 миллиарда лет и все они, ввиду малого времени жизни, распались.
Если коротко, то ускоритель в ЦЕРНе построен был для моделирования условий Большого Взрыва. Энергия, с которой сталкиваются выпущенные навстречу друг другу протоны, так велика, что элементарные частицы разрушаются, превращаясь в кварк-глюонную плазму. И уже из этой плазмы, по мере её остывания, как и было в первые мгновения бытия нашей вселенной, образуются новые элементарные частицы. С разной вероятностью все какие попало. В том числе и кварковые молекулы.
...И теперь о важном. Ну нашли молекулы, и зачем? Из этой формы материи нельзя что-либо изготовить. Даже бомбу. Но открытие частицы предсказанной Стандартной Моделью доказывает, что модель верна. Как минимум, в целом. Изучение реальных физических свойств частицы может дать информацию для уточнения принятой модели.
Главное же, что модель работает. А значит, представления о частицах и о вселенной, как бы странно и даже абсурдно они не выглядели, как бы сложны недоступные воображению конструкции не оказались для восприятия, — истинны.