კვარკი

 კვარკებზე დაწვრილებით საუბარი სცილდება პოპულარული ასტრონომიის თემას, თუმცა მაინც შეგიქმნით ამ ერთდროულად არსებულ და თან არ არსებულ ელემენტარულ ნაწილაკზე გარკვეულ წარმოდგენას.

 ფუნდამენტური ნაწილაკი სტანდარტულ მოდელში, აქვს მუხტი, არ დაიმზირება თავისუფალ მდგომარეობაში. კვარკები, წერტილოვანი ნაწილაკებია – 0,5×10⁻¹⁹ მ. მასშტაბებამდე, რაც დაახლოებით 20 ათსჯერ ნაკლებია პროტონის ზომაზე. კვარკებისგან შედგება ადრონები, კერძოდ, პროტონი და ნეიტრონი. დღევანდელი დღისთვის კვარკების 6 ”სორტია”(ან არომატი) ცნობილი. ძლიერი ურთიერთქმედებიდან გამომდინარე ითვლება, რომ კვარკებს, დამატებით, აქვს შიდა სტრუქტურა, ე.წ. ”ფერი”. ყოველ კვარკს გააჩნია შესაბამისი ანტინაწილაკი, ანტიკვარკი (ანტინივთიერება).

 ჰიპოთეზა იმის შესახებ, რომ ადრონები სპეციფიური სუბერთეულებით არის აწყობილი, პირველად მ. გელმანმა (Murray Gell-Mann), მისგან დამოუკიდებლად კი ჯ. ცვეიგმა (George Zweig)б 1964 წელს წამოაყენეს.

 სიტყვა ”კვარკი”, ნასესხიბი იქნა გელმანის მიერ, ჯ.ჯოისის რომანიდან ”ფინეგანის მოგონება (ქელეხი. დაუზუსტებელი ინფო. astronet.ge)”, სადაც ერთ-ერთ ეპიზოდში ისმის ფრაზა ” Three quarks for Muster Mark!” (რაც ასე შეიძლება გადაითარგმნოს: ”სამი კვარკი ბატონი …..-თვის). თვითონ სიტყვა ”quark”-ი ამ ფრაზაში, სავარაუდოდ, არის მიბაძვა ზღვის ფრინველების ხმისა. არის სხვა ვერსიაც (რ. იაკობსონი), რომლის აზრით, ჯოისმა ეს სიტყვა აიღო გერმანულიდან, ვენაში ცხოვრების დროს. გერმანულში სიტყვა Quark-ს აქვს ორი მნიშვნელობა: 1) ხაჭო, 2) უაზრობა. გერმანულში კი ეს სიტყვა მოხვდა დასავლეთ სლავურიდან (ჩეხურად- ”tvaroh”, პოლონურად- ”творог”).

 ჯ. ცვეიგი მათ ტუზებს ეძახდა, თუმცა ეს სახელი ვერ დამკვიდრდა, ალბათ იმიტომ, რომ ტუზი ოთხია, პირველად კი სამი კვარკი იყო ცნობილი.

 ძლიერი ურთიერთქმედების უჩვეულო თვისებაა – კონფაინმენტი, კვარკების ”დატყვევება” ადრონებს შიგნით. რაც უფრო მეტად ცდილობს კვარკი მოშორდეს მეზობელ კვარკებს, მით მეტად იზრდება მათ შორის მიზიდულობა, ძლიერი ურთიერთქმედებით და არა გრავიტაციულით, რა თქმა უნდა.

 ტიპიურ პროტონ-პროტონულ შეჯახებებში მაღალ ენერგიებზე, კვარკი, იღებს რა ძლიერ დარტყმას, პროტონიდან ამოვარდება ძალიან დიდი იმპულსით. წარმოქმნილი გლიუონური სიმი, ჩვეულებრივ, რამოდენიმე ადგილას წყდება და მის ადგილზე ადრონების დიდი რაოდენობა ჩნდება. ხშირ შემთხვევაში ეს არის უმსუბუქესი მეზონები – პიონები, კაონები და სხვა. პროტონების ასეთ გარდაქმნას ადრონებად, ადრონიზაცია ეწოდება. მეცნიერებმა ჯერჯერობით ვერ ისწავლეს ადრონიზაციის პროცესის ზუსტი გამოთვლა. ამიტომ თეორიასა და ექსპერიმენტებს შორის კავშირი არ არის ისეთი პირდაპირი, როგორც ელექტრონ-პოზიტრონული შეჯახებებისას. ამის გამო, მეცნიერები იყენებენ ადრონიზაციის მოდელირებას, მოდელირების შესაბამისი პროგრამები დიდ როლს თამაშობს ექსპერიმენტული მონაცემების დეტალურ დამუშავებაში).

 ხშირად, არასპეციალისტები ამასთან დაკავშირებით კითხულობენ: რატომ ვართ დარწმუნებულნი, რომ კვარკები არსებობენ, თუ მათ თავისუფალ მდგომარეობაში ვერასოდეს ”ვიხილავთ”. იქნებ ეს მათემატიკური აბსტრაქციაა და პროტონი სულაც არ შედგება კვარკებისგან?
 კვარკებთნ დაკავშირებით ღიად რჩება შემდეგი კითხვები: რატომ არის ზუსტად სამი ფერი, ზუსტად სამი თაობა, შემთხვევითია თუ არა კვარკების თაობათა და ფერთა ერთნაირი რიცხვი, შემთხვევითია თუ არა ამ რიცხვის დამთხვევა ჩვენი სამყაროს სამგანზომილებიანობასთან, რატომაა კვარკებს შორის მასის ასეთი არათანაბარი გადანაწილება, რისგან შედგებიან თვითონ კვარკები?

 ადრონები და კვარკები, ასევე სიმეტრია კვარკებსა და ლეპტონებს(არ მონაწილეობენ ძლიერ ურთიერთქმედებაში, მაგ: ელექტორნი) შორის, იწვევს ეჭვს, რომ კვარკებიც კიდევ უფრო უმარტივესისგან შედგებიან. ამ ჰიპოთეტურ შემადგენელს პრეონები უწოდეს. ექსპერიმენტებიდან გამომდინარე, ითვლება, რომ კვარკები ნამდვილად არ არის წერტილოვანი, ისინიც რაღაცისგან შედგება. ასეთი თეორიების შექმნის მცდელობა ექსპერიმენტებისგან დამოუკიდებლად ხდება. ჯერჯერობით, სერიოზული ამ მიმართულებით არაფერი მომხდარა.

 ამ პრობრემლისადმი განსხვავებული მიდგომა დიდი გაერთიანების თეორიის შექმნაშია. ამ თეორიისგან მიღებული სარგებელი არა მარტო ძლიერი და სუსტი ურთიერთქმედებების გაერთიანებაში იქნებოდა, არამედ ლეპტონებისა და კვარკების ერთი საერთო ფორმულით აღწერაშიც(იხილეთ უცნაური ვარსკვლავები; ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელი )