۵٫۹ خانوادهٔ کوارک‌ها

خانه ／ ۵ ذراتِ میکروسکوپی

خلاصه در یک جمله
در تصویر مادّی نظریهٔ ریسه‌های انرژی، کوارک نقطه‌ای ریاضی نیست بلکه واحدی باز است که از یک هستهٔ ریسه‌ای بسیار کوچک و فشرده و از یک مجرای رنگی با کشش بالا ساخته می‌شود که این مجرا از دریای انرژی برآمده است؛ پیکره فقط هنگامی پایدار می‌ماند که با کوارک‌های دیگر جفت شود و دفترِ انرژی بسته گردد، ازاین‌رو تنها مرکب‌های کاملاً بی‌رنگ مانند مزون‌ها و باریون‌ها و حالت‌های غنی از گلوئون دوام دارند و جداسازیِ یک کوارک منفرد در مقیاس درشت‌نمایی شدنی نیست.

نخست کمینهٔ تصویر فیزیکی هسته به‌علاوهٔ مجرای رنگی سه رنگ یعنی سه مسیرِ قابلِ جایگزینی

• هستهٔ ریسه‌ای گرهی بسیار کوتاه و سخت از ریسهٔ انرژی در دلِ دریای انرژی است، هویتِ چرخشی را تعیین می‌کند و بخشی از اسپین و اینرسی را به‌صورتِ توانِ خودنگهدار تأمین می‌کند. تفاوتِ طعم‌ها ــ آپ، داون، استرینج، چارم، باتم، تاپ ــ همچون تفاوت در مرتبهٔ پیچش و گونه‌های فازی فهمیده می‌شود.
• مجرای رنگی به‌معنای بیرون‌کشیدنِ جسمِ ریسه نیست، بلکه درگاهِ رنگیِ هسته نوارِ کشسانی در دریا برمی‌انگیزد. رنگ به سه مسیرِ جهتیِ مستقل اما جایگزین‌پذیر اشاره دارد.
• هرگاه جمعِ برداریِ سه جهت به صفر برسد پیکره بی‌رنگ می‌شود، میدانِ دوردست بسته می‌گردد و ساختار پایدار می‌ماند.

دوم ترجمهٔ مادّیِ حبس چرا کوارکِ تنها دیده نمی‌شود

اگر دو کوارک را از هم دور کنیم اما با نواری پرفشار به‌هم پیوسته بمانند، چون کششِ نوار تقریباً ثابت است انرژی با فاصله تقریباً خطی افزایش می‌یابد. پس از گذر از آستانه، دریای انرژی در میانه بازپیوند می‌دهد و یک زوجِ کوارک و پادکوارک پدید می‌آورد، نوارِ بلند به دو نوارِ کوتاه بریده می‌شود و هرکدام در قالبِ یک مزون بسته می‌گردد. پیامدِ تجربی نفَس‌ها و بارشِ مزون‌هاست نه برکندنِ یک کوارکِ تنها.

سوم سازوکارِ سرِهم‌بندیِ هدرون‌ها مزون، باریون و بستن به‌شکلِ وای

• مزون از کوارک و پادکوارک ساخته می‌شود که با مجرایی کمابیش راست به‌هم جفت می‌شوند و کل سامانه بی‌رنگ می‌گردد.
• باریون از سه کوارک ساخته می‌شود که سه مجرا در فضا به گره‌ای مرکزی به‌شکلِ وای همگرا می‌شوند؛ این آرایش از پیمایشِ پیرامونِ مثلث کم‌هزینه‌تر است. با صفرشدنِ جمعِ سه جهت، ساختار بسته می‌شود.
• گلوئون‌ها بسته‌های فاز و انرژی‌اند که درونِ مجراها روان‌اند و اشغالِ مسیر را میانِ سه راه جابه‌جا می‌کنند و این جابه‌جایی به‌صورتِ تبادلِ رنگ دیده می‌شود.

چهارم طعم‌ها و عمرِ ذره نسبتِ مرتبهٔ پیچش با ناپایداری

هرچه مرتبهٔ پیچش یا گونهٔ فازی بالاتر رود هزینهٔ هسته‌زایی بیشتر می‌شود، ذره سنگین‌تر و کم‌عمرتَر است و میل دارد به مرتبه‌های پایین‌تر فروبپاشد. کوارکِ تاپ بسیار پرجرم است و به‌سرعت واپاشی می‌کند، ازاین‌رو غالباً فرصتِ هدرون‌سازی نمی‌یابد و این با رصدها همساز است.

پنجم منشأ جرم و بار و اسپین حسابِ انرژی از کجا بسته می‌شود

• جرم از دو ردیف حساب شکل می‌گیرد توانِ خودنگهدارِ هسته از خمیدگی و تابش، و توانِ کششیِ اندوخته در مجرای رنگی که انبارِ انرژیِ نوار است. بدین‌سان گزارهٔ سهمِ غالبِ برهم‌کنشِ قوی در جرمِ پروتون به تصویری عینی بدل می‌شود، زیرا کشش در نوارهای باریک به‌مراتب از جرمِ برهنهٔ کوارک‌ها فراتر می‌رود.
• بارِ الکتریکی از دوقطبی‌شدنِ جهت‌دارِ میدانِ نزدیکِ هسته پدید می‌آید، بخشی از این بودجهٔ جهت‌دار را مجرای رنگی مصرف می‌کند و تصویرِ الکترومغناطیسی به واحدهای کسری فرو می‌افتد، نصیبِ گونهٔ آپ بیشتر و سهمِ گونهٔ داون کمتر است و مقادیرِ پذیرفته‌شدهٔ یک‌سوم و دوسوم دقیقاً حفظ می‌شود.
• اسپینِ کارا از پیچشِ کلیِ هسته به‌همراهِ موج‌های تابشی در نوار و نیز تکانهٔ زاویه‌ایِ گلوئون‌ها ساخته می‌شود. سهم‌بندی درونِ هدرون‌ها گوناگون است و همین گوناگونی تجزیه‌های تجربیِ اسپین را که سهمِ کوارک‌ها را تنها بخشی از کل نشان می‌دهد توضیح می‌دهد.

ششم رفتارِ مقیاسی آزادیِ نزدیک و بستگیِ دور

در فواصلِ بسیار کوتاه و ناحیهٔ برخوردِ پرانرژی، سطحِ مقطعِ نوار گشاده می‌شود و امپدانس کاهش می‌یابد، دادوستدها به گذرگاهی پهن‌باند مانند می‌شوند و کوارک‌ها تقریباً آزاد می‌نمایند. در دورشدن، نوارها باریک و کشیده می‌شوند، انرژی تقریباً متناسب با فاصله می‌روید، سامانه گرایش به گسست و جفت‌زایی دارد و به شکل‌های بستهٔ هدرونی بازمی‌گردد. به‌این‌ترتیب آزادیِ مجانبی و حبس بر روی یک دفترِ انرژی گرد می‌آیند.

هفتم همنهاد با الگویِ استاندارد پلی واژگانی نه ستیز

• سه رنگ با سه مجرای جهتیِ قابلِ تصور به‌صورتِ هندسی متناظر است.
• گلوئون‌ها بسته‌های فاز و انرژی‌اند که اشغال را در امتدادِ مجرا حمل می‌کنند و گلولهٔ سخت نیستند.
• حبس و نفَس‌ها با رشدِ خطیِ انرژی نسبت به فاصله و با بازپیوندی که جفت می‌آفریند همپایند.
• درون‌مایهٔ هدرونی را می‌توان با مزونی که با مجرای راست بسته می‌شود و باریونی که با گرهٔ وای بسته می‌شود دیدنی کرد.
• برتریِ سهمِ برهم‌کنشِ قوی در جرم از کششِ نوار و توانِ خودنگهدارِ هسته برمی‌آید.
• بارِ کسری تصویرِ الکترومغناطیسیِ دوقطبی‌شدنِ میدانِ نزدیک پس از مصرف شدن در مجراهای رنگی است.
• هدرون‌ناپذیریِ کوارکِ تاپ از این است که زمانِ هسته‌زایی درازتر از زمانِ واپاشی است.

هشتم شرط‌های مرزی نکته‌های سازگار با داده‌های موجود

• در پراکندگیِ عمیقِ نا‌کشسان و در انرژیِ بالا، توصیف به چشم‌اندازِ پارتونی همگرا می‌شود و توابعِ توزیعِ پارتون و قاعده‌های مقیاس‌پذیری پابرجا می‌مانند.
• مقادیرِ بار در همان کسری‌های پذیرفته‌شده ثابت می‌ماند و عامل‌های شکل و وابستگیِ آن‌ها به انرژی با اندازه‌گیری‌ها همخوان است.
• طیف‌های رزونانس، توپولوژیِ نفَس‌ها و توابعِ گسست در بازه‌های خطا می‌مانند و بیانِ شهودیِ پتانسیلِ خطی به‌همراه گسستِ ناشی از جفت‌زایی نباید قله‌های کاذب پدید آورد.
• قانون‌های پایستگیِ رنگ و طعم و انرژی و تکانه و تکانهٔ زاویه‌ای و شمارِ باریونی دقیق نگه داشته می‌شود و نه وارونگیِ علت و معلول رخ می‌دهد و نه ناپایداریِ خودتقویت‌گر.
• تصویرسازی به‌معنای دگرگونیِ عددها نیست، مجازهای نوار و بسته و گرهٔ وای تنها ابزارِ توضیح‌اند و پارامترها و برازش‌های رایج دست‌نخورده می‌مانند.

خلاصه
کوارک هسته‌ای ریسه‌ای به‌همراهِ مجرای رنگی است. این مجرا مسیری پرفشار از دریای انرژی است که چند هسته را در یک کلِ بی‌رنگ قفل می‌کند. هرچه کشش افزون شود هزینه بالا می‌رود تا آن‌گاه بازپیوند جفتی نو پدید آورد و سامانه به هدرون‌های بسته بازگردد. ازاین‌رو نفَس‌ها و هدرون‌ها را می‌بینیم نه کوارکِ تنها، و جرم و اسپین و بارِ کسری نیز در این نقشۀ مادّی جایِ طبیعیِ خود را می‌یابند.

نگاره‌ها

1. ۱ واحدِ تک‌کوارکی هسته با نواری نوپدید

• پیام این است که تک‌کوارک باز باقی می‌ماند و تنها با پیوند به دیگران پایدار می‌شود.
• نشانه‌های خوانش دو حلقه نمادِ هسته، قوسِ روشن نمادِ نوارِ رنگی، رنگِ زرد نمادِ بستهٔ گلوئون و گرادیانِ خاکستری نمادِ حوضچه‌ای کم‌ژرفاست.
• گلوئون بسته‌ای زرد به شکلِ دانهٔ بادام‌زمینی است که بر نوار می‌لغزد و بسته‌ای فازیِ پرانرژی در یک رویدادِ تبادل یا بازپیوند را نشان می‌دهد.
• پیشانیِ فاز با قوسِ آبیِ پرلبه بر روی هسته به قفلِ فاز اشاره می‌کند.
• پیکرهٔ اصلی هسته‌ای در چپ با دو حلقهٔ فشرده و خویش‌نگهدار و قوسی روشن که به راست کشیده شده و نوارِ رنگی را نشان می‌دهد که نوارِ کشسان است نه لوله‌ای سخت.

2. ۲ مزون اتصالِ کوارک با پادکوارک و بستن با مجرای راست

• پیکانِ الکتریکی ترسیم نمی‌شود تا بی‌رنگی القا شود.
• در دو سر قوس‌های آبی و در میانه بسته‌ای زرد برای نشان‌دادنِ تبادلِ رنگ دیده می‌شود.
• دو هستهٔ روبه‌رو با مجرایی کم‌وبیش راست به‌هم متصل‌اند و کلِ سامانه بی‌رنگ است.

3. ۳ باریون به بخشِ پروتون و بخشِ نوترون رجوع شود
   1. سه هسته و سه نوار که در گره‌ای مرکزی به‌شکلِ وای به‌هم می‌رسند و دیگر لایه‌های بصری همان دستورِ دوخطی برای هسته، قوس‌های آبیِ فازی، بالشتکِ گذار، خط‌های باریکِ میدانِ دوردست و گرادیانِ هم‌مرکز را پی می‌گیرند.