Семейство странных адронов более многочисленно, чем семейство нестранных адронов. То, что они играют сущест­венно меньшую роль в ядерной физике, чем нуклоны и -мезоны, связано с тем, что странные адроны нестабильны (самый долгоживущий из них, -мезон, живет 5- с) и тяжелы, так что для их рождения требуются довольно высокие энергии сталкивающихся частиц.

Первые странные частицы были открыты в 40-х годах в космических лучах. В 50-х годах их производство было поставлено на поток с помощью специально построенных для этой цели ускорителей. Парадоксальным, странным в их поведении (отсюда и пошло их название) казалось то, что эти частицы рождаются обильно, сильно (при достаточно высокой энергии сталкивающихся адронов), а распадаются на нестранные адроны слабо, медленно).

Решение этого парадокса заключалось в том, что рож­даются странные частицы парами за счет сильного взаимо­действия, а распадаются поодиночке за счет слабого взаи­модействия. Сегодня мы знаем, что это обусловлено тем, что каждая странная частица содержит в своем составе как минимум один странный кварк, s-кварк. Странный кварк, подобно d-кварку, имеет заряд, равный

Рис. 3 Но он гораздо тяжелее d-кварка: его масса равна примерно 150 МэВ.В сильных взаимодействиях рождаются пары кварк — антикварк: .

На рис. 9 изображена кварковая диаграмма процесса . Мы видим, что рождение пары странных частиц связано с появлением в кварковой диаграмме «стран­ной заколки» . В данном случае один конец заколки (s) принадлежит К-мезону, другой (s) — -гиперону.

Очарованный кварк.

Убедительное подтверждение кварковой теории адронов принесло с собой открытие группами Рихтера и Тинга очарованных частиц, содержащих в своем составе кварки

Рис. 4

четвертого сорта, так называемые очарованные кварки, обозначаемые буквой с (от английского слова charm). Первым был открыт осенью 1974 г. -мезон — векторная частица «со скрытым очарованием», состоящая из пары с в -состоянии.

Вскоре был обнаружен целый ряд других уровней си­стемы с, названной чармонием. Схема известных в настоя­щее время уровней чармония изображена на рис. 4. Массы уровней указаны в ГэВ. Масштаб по вертикали не соблюден. Частицы, отмеченные штрихом, представляют собой радиальные возбуждения нижележащих состояний. P-состояния отвечают орбитальному моменту , равному нулю, а P -состояния — единице. Правый нижний индекс указы­вает спин мезона, верхний левый указывает спиновое состояние кварка и антикварка: 1 — синглет (сумма спи­нов равна нулю), 3 — триплет (сумма спинов равна еди­нице) .

Таким образом, с-кварк является очень тяжелым аналогом -кварка.

-кварк и другие.

В 1976 г. группа Ледермана открыла новую частицу — -мезон (читается: «ипсилон»), состоящий из кварков 5-го сорта, так называемых-кварков. Заряд -кварка оказался равным —1/3.

b-кварк является тяжелым аналогом «нижних» d- и s-кварков, отсюда название bottom и буква b (некоторые физики предпочитают относить букву b к слову beauty — красота).

-кварк гораздо тяжелее, чем с-кварк: его масса — при­мерно 4,8 ГэВ.

-мезон, масса которого 9,46 ГэВ, представляет собой низшее 3-состояние пары b. К настоящему времени най­дены также три радиально возбужденных уровня этой системы, которую иногда называют ипсилонием, а иног­да боттонием или боттомонием: '(10,02), "(10,40) и (10,55).

Кроме того, найдены 2Р-уровни ипсилония. Открыты также мезоны, содержащие одиночные -кварки: В+=, , , Массы этих мезонов таковы, что (более точно, ~5,27 ГэВ).

Итак, экспериментально установлено существование трех кварков «нижнего типа», d, s, b, и двух кварков «верх­него типа», и, с.

Весной 1995 года физиков облетело известие о том, что открыт t-кварк. Это открытие попадает в разряд предсказанных.

Ароматы и поколения.

Часто говорят, что кварки различных типов отличаются друг от друга своими ароматами. Никакого отношения к привычному понятию об аромате эти кварковые ароматы не имеют. Слово «аромат» употребляется здесь как синоним слов «тип» или «сорт», оживляя своим неожиданным упот­реблением сухие физические тексты. Термин «аромат» удо­бен также ввиду подразумеваемого в нем противопостав­ления термину «цвет», к обсуждению которого мы присту­пим в следующем параграфе.

Существует, по-видимому, какая-то глубокая симметрия между кварками различных ароматов и лептонами. На существование такой симметрии указывает следующая таб­лица: