Шутка про «неделимость» имеет длинную бороду. То есть, историю. Ещё древним философам представлялось очевидным, что материя должна быть совокупностью мельчайших, невидимых частиц, комбинацией типов которых определяются свойства тел. Первое время считалось, что неделимых атомов для объяснения всего достаточно четырёх — земли, воды, огня и воздуха. Позже, — уже в XVIII веке – ассортимент молекул стал расти вместе с перечнем открытых химических элементов. В XIX веке понятие «атом» окончательно приобрело смысл «частица элемента». Неделимая, ибо мельчайшая. Впрочем, ещё задолго до этого, некоторые мыслители — включая Ломоносова — пришли к выводу, что поля — силы — также представляют собой форму материи и потоки неких частиц.
Но это история древняя. Когда стало ясно, что атом имеет структуру, определяющую его — и химического элемента — свойства, пришло время частиц элементарных. Неделимость которых также подразумевалась, пока не стало заметно, что и некоторые из частиц — составные.
А некоторые — нет.
Так возникла необходимость выделения из числа частиц элементарных группы фундаментальных частиц, ни на что больше не делящихся.
И собственно о фундаментальных частицах. В настоящий момент к данной категории относятся кварки, лептоны (включая электрон и нейтрино) с античастицами, а также бозоны — «частицы сил» – или кванты. Фундаментальными бозонами являются фотон (электромагнитное взаимодействие), глюоны (8 разных; ядерное взаимодействие), W иZ бозоны (ответственные за слабое взаимодействие), плюс бозон Хиггса («проклятая» частица; способная вызывать ненависть). Кроме ненависти, бозон Хиггса ответственен в мироздании ещё за некоторые важные вещи, но награда объявленная тому, что сумеет просто объяснить, что проклятая частица делает, пока не вручена... Наконец, гипотетическим пока бозоном считается гравитон, вызывающий ненависть даже при том, что его функции совершенно понятны.
Перечень фундаментальных частиц может быть не полон, — это уже от смелости гипотез зависит. Так, в случае введения пятого фундаментального взаимодействия, ответственного за свойства тёмных материи и энергии, появляется дополнительный бозон — предварительно названный X17, поскольку гипотез много, а букв в алфавитах мало. При этом, каждый норовит назвать свою частицу «частицей X»… Но не суть. Суть же в заглавном вопросе. Почему считается, что фундаментальные частицы неделимы?
Как показывает история, в данную ловушку лучшие умы попадали не один раз. Тем не менее… Нет. Кварки и лептоны действительно фундаментальны и ни на что более не делятся. Причём, это не вывод, преждевременно, может быть, сделанный на основе того лишь, что разбить кварк на что-то меньшее не пока не получилось. И для понимания причин окончательности приговора обратиться следует именно к истории.
Почему в античности хватало четырех видом атомов первоэлементов? Их хватало для объяснения всех свойств материи, как это делалось философами древности. Примеры таких построений могут быть интересны, но теперь они скорее забавны своей поверхностностью. Как следствие, уже в XVIII веке четырёх атомов перестало хватать даже для школьных химических опытов… То есть, свойства материи (и полей, если вспомнить про Ломоносова) не сводились к перестановкам четырёх составляющих.
Позже, когда речь зашла уже про свойства атома, число частиц снова сократилось. Ибо свойства разных атомов именно сводились к комбинации свойств протонов, нейтронов и электронов. Но к этому минимуму пришлось добавить ещё и кванты полей, а затем и нарастающую лавину частиц, открытых уже прямо — путём наблюдения.
...Наконец, на последнем этапе было замечено, что свойства некоторых частиц во многом пересекаются. А значит эти частицы могут быть разными комбинациями носителей данных свойств. Используя конструктор из кварков удавалось сложить протон, антипротон, нейтрон, каон, пион и так далее — включая и хитрые штуки, которых никто не видел. Но раз они могут существовать, значит их можно найти… Так и вышло.
Но фундаментальные частицы — каждая из оставшихся — представляют собой уже некую идею в чистом виде. Каждая из них является носителем определённого свойства материи, не встречающегося у других частиц. Воплощением, персонификацией данного качества материи.
…«Определённого», конечно, размытая, очень общая формулировка. Однако, со свойствами частиц все сложно. Они настолько далеки от свойств объектов макромира, что, как в случае с «ароматом» кварка, даже названы могут быть словно в насмешку над здравым смыслом.
Блог нуждается в поддержке. Кошелёк ЮMoney 4100 1168 3178 5907