Те, кто в теме, должны были понять, что в половина названий в заголовке — чушь. Но им-то как раз было бы неинтересно читать о том, что они и так знают. Поэтому давайте для начала разберёмся с тем, что кварки — это частицы из физики, а шкварки — сильно зажаренные кусочки мяса или сала. Стоны — это жалобные протяжные звуки, а глюоны — это частицы, благодаря которым наш мир не разваливается.
А теперь давайте разбираться, что же за частицы такие секретные, о которых не рассказывают в школе. На самом деле не только школьники, но и учёные долгое время думали, что если представить нашу Вселенную как большой дом, то самые маленькие детали этого дома — это кирпичи, то есть атомы. Но потом оказалось, что каждый кирпич-атом сам собран из более мелких компонентов, как если бы кирпич был сделан из песка, глины и воды. Но оказывается, что и на этом всё не заканчивается.
Атом устроен как крошечная солнечная система. В самом центре находится массивное «солнце» — атомное ядро, а вокруг него с огромной скоростью носятся легкие «планеты» — электроны. Электрон — это фундаментальная частица, настоящая песчинка мироздания. Его нельзя разделить на что-то меньшее; он является одной из главных основ всей конструкции.
Но главная магия скрыта в центре — в атомном ядре. Оно состоит из протонов и нейтронов. Долгое время их считали элементарными (то есть неделимыми), но это оказалось не так. Выяснилось, что протоны и нейтроны сами состоят из ещё более элементарных частиц — кварков. Вот здесь начинается самое удивительное. Кварки — это не просто детальки, у них есть уникальное свойство: дробный электрический заряд. Обычно мы привыкли к целым зарядам, как +1 у протона или -1 у электрона, а у кварков — дроби.
Например, протон состоит из двух «верхних» кварков, заряд каждого из которых +2/3, и одного «нижнего» кварка с зарядом -1/3. Если сложить эти дроби, как раз и получится +1 — заряд протона. Нейтрон же собран из одного «верхнего» кварка и двух «нижних», что в сумме дает ноль, делая его нейтральным. Эти кварки намертво сцеплены внутри протонов и нейтронов, и именно это не позволяет им разлетаться поодиночке.
А что же их так крепко держит? Здесь на сцену выходят настоящие «рабочие» или «клей» микромира — частицы-переносчики взаимодействий.
Самый простой и известный пример — это фотон, частица света. Но он не только светит; он переносит электромагнитную силу. Когда два электрона отталкиваются, они на самом деле постоянно обмениваются виртуальными фотонами, словно перебрасываются невидимыми мячиками. Этот обмен и создает силу отталкивания. Именно фотон не даёт электронам упасть на ядро или улететь в космос, удерживая их на своих орбитах.
Силу, которая в тысячи раз мощнее и склеивает кварки внутри протонов и нейтронов, называют сильным взаимодействием. Её переносчик — глюон. Его название происходит от английского слова «glue», то есть клей. Глюоны — это сверхпрочный клей, который не только связывает кварки, но и, как липкая паутина, косвенно удерживает сами протоны и нейтроны друг рядом с другом в атомном ядре.
Есть и другие «рабочие» частицы, чья задача — не склеивать, а перестраивать. Это W и Z-бозоны, переносчики слабого взаимодействия. Они тяжелые и работают на очень коротких дистанциях. Их работа — превращать одни частицы в другие. Именно благодаря им нейтрон может превратиться в протон, что является ключевым процессом в недрах звезд, включая наше Солнце. Без этих «работников по перепланировке» звезды бы не горели.
И, наконец, последний ключевой элемент всей этой конструкции — бозон Хиггса. Чтобы его понять, представьте, что вся Вселенная заполнена невидимым полем, как будто бесконечным газом или очень густым сиропом. Одни частицы, как фотон, проходят сквозь него легко и без сопротивления, поэтому у них нет массы. Другие, как электрон, плывут сквозь него с некоторым трудом — и это ощущение сопротивления и есть их масса. Самые тяжелые частицы буквально «вязнут» в этом поле, обретая огромную массу. Так вот Бозон Хиггса — это рябь, всплеск в этом поле, доказавший, что оно реально существует.
Таким образом, перед нами вырисовывается полная и целостная картина. Из электронов и кварков, скрепленных глюонами, строятся протоны и нейтроны. Фотоны удерживают электроны в атоме, создавая стабильные атомы. А W и Z-бозоны позволяют ядрам атомов перестраиваться, питая энергией звезды. И вся эта невероятная конструкция погружена в поле Хиггса, которое придаёт каждому её элементу массу, делая наш материальный мир таким, каким мы его знаем.
Если стало хоть немножко понятнее, ставь лайк и подписывайся на мой Телеграм — там не пропустить ничего нового, а ниже я подобрал ещё несколько статей о сложных вещах простым языком: