1. Характеристики кварков;

Кварки это частицы с полуцелым спином J=1/2, составляющие класс сильно-взаимодействующих фундаментальных фермионов, который содержит шесть элементов. Последних обычно представляют в виде трёх кварковых поколений (семейств):

(10.2)

Кварки не существуют в свободном состоянии. В нашем мире кварки всегда спрятаны в протонах и нейтронах атомных ядер. Квантовые характеристики кварков приведены в табл. 10.1.

Характеристики кварков Таблица 10.1

Барионное число В=+1/3; Спин J=1/2; Чётность P=+1

Характеристика	Тип кварка (аромат)
	d	u	s	c	b	t
Электрический заряд Q в единицах е	-1/3	+2/3	-1/3	+2/3	-1/3	+2/3
Изоспин I	1/2	1/2	0	0	0	0
Проекция изоспина I3	-1/2	+1/2	0	0	0	0
Странность s	0	0	-1	0	0	0
Очарование (сharm)	0	0	0	+1	0	0
Bottom b	0	0	0	0	-1	0
Top p	0	0	0	0	0	+1
Масса токового кварка (mc2, МэВ)	37	1,53	9525	1250	4450	174000
Масса конституэнтного кварка, ГэВ	0,33	0,33	0,51	1,8	5	180

В настоящее время различают два типа кварков- токовые и конституэнтные. Токовые кварки- это кварки, закладываемые в теорию, т. е. кварки, не испытывающие воздействия со стороны вакуума Конституэнтные кварки- это объекты, которые существуют в физическом вакууме и отражают «игру» всевозможных вакуумных взаимодействий, т. е. «реальные» кварки в адронах, движение и взаимодействие которых формируют адроны. Токовые и конституэнтные кварки являются аналогами электронов в пустом пространстве и электронных комплексов в твёрдом теле.

По массам кварки разделяются на лёгкие- u, d, s и тяжёлые- c, b, t. Конституэнтная масса тяжёлых кварков больше их токовой массы примерно на 500 МэВ.

Кварки, как и большинство других фундаментальных частиц, являются нестабильными. Например, d- кварк за счёт слабого взаимодействия может, испустив e^- и _e превратиться в более лёгкий u- кварк.

(10.3)

Такого типа распады проявляются в распаде нейтрона, состоящего из одного u- кварка и двух d- кварков:

(10.4)

Как видно из таблицы (10.1) все кварки характеризуются одним и тем же барионным числом В=1/3. Барионный заряд является аддитивным и сохраняющимся квантовым числом. Пока не обнаружено никаких указаний на его несохранение. Адроны, состоящие из трёх кварков, имеют барионный заряд В= +1 и называются барионы, а антибарионы В= -1.

Очень специфическим квантовым числом кварков является квантовое число «аромат». Каждый из шести кварков обладает своим ароматом, который совпадает с названием кварка- u, d, s, c, b, t. Ароматы- s, c, b, t задаются специальными аддитивными числами.

Для идентификации ароматных свойств легчайших кварков- u и d используется квантовое число I- изоспин, со своей проекцией I₃.

Ещё одним квантовым числом кварков является цвет. Цвет кварков – это условное название внутренней степени свободы каждого из шести кварков, принимающей три значения и исполняющей роль заряда сильного взаимодействия. Таким образом, с учётом трёх зарядов для каждого кварка мы имеем 63=18 – кварков. В нашем мире допустимы лишь бесцветные состояния из кварков и антикварков.