ГИПОТЕЗА О СУЩЕСТВОВАНИИ КВАРКОВ. На протяжении последних десятилетий было предпринято несколько попыток навести порядок в мире элементарных частиц.
И, пожалуй, самая удачная попытка заключается в гипотезе о существовании нескольких фундаментальных частиц, названных кварками, из которых можно составить слепить любую сильновзаимодействующую а таких подавляющее большинство частицу, причем такие составные частицы будут обладать всеми основными свойствами реальных частиц. Столь необычное название кварки заимствовано из книги Джеймса Джойса Поминки по Финнигану, где встречается словосочетание три кварка как таинственный крик чаек, который слышится герою романа в кошмарном бреду. Кварки были придуманы в 1964 г. американскими физиками Гелл-Маном и независимо Цвейгом для объяснения существующей в природе симметрии в свойствах сильновзаимодействующих частиц адронов.
Супермультиплеты Оказывается, если известные адроны рассортировать по значениям их спина и внутренней четности, то образуется несколько больших групп адронов в среднем по десятку частиц в одной группе, внутри которых наблюдаются интересные закономерности. Такие группы называют супермультиплетами или унитарными мультиплетами.
В это время можно было вполне четко выделить четыре большие группы частиц. Мезонные адроны с нулевым спином и отрицательной четностью образуют группу из девяти частиц нонет. Электрический заряд, странность и масса членов этой девятки закономерно изменяются от частицы к частице. Аналогичную девятку образуют также мезонные адроны со спином, равным единице, и отрицательной четностью. Барионы со спином и положительной четностью образуют сходный октет.
Наконец, барионные адроны с оспином 32 и положительной четностью составляют десятку декуплет. Свойства По свойствам девяти известных частиц Гелл-Ман в 1962 г. однозначно предсказал все известные характеристики десятой частицы. Набор параметров для этой частицы масса, электрический заряд, барионный заряд, странность, изотопический спин, четность, схема рождения, схема распада, время жизни.
Этот перечень настолько хорошо характеризует свойства предсказанной частицы, что появилась возможность организовать по-настоящему научный ее поиск. В начале 1964 г. гиперон с предсказанными свойствами был найден. Это, вероятно, самый маленький интервал времени между моментами предсказания и обнаружения настоящей долгоживущей элементарной частицы. Закономерности можно проследить также и в других супермультиплетах. Для объяснения закономерностей было предложено несколько различных теорий.
Общим для всех этих теорий является предположение о существовании двух разновидностей сильного взаимодействия очень сильного и умеренно сильного, которые вместе с электромагнитным определяют основные свойства адронов. Очень сильное взаимодействие одинаково для всех членов унитарного мультиплета и определяет главную часть их энергии взаимодействия а значит, и массы. Умеренно сильное взаимодействие зависит от странности и потому различно для членов разных изотопических мультиплетов, т.е. для частиц, стоящих в разных строках.