Откуда мы знаем, что кварки реально существуют?

Порой можно услышать от людей ненаучного мышления, что кварки — некая математическая абстракция, используемая нами для простоты. Бывают и люди с весьма экстравагантным мышлением, у которых квантовая физика — не что иное, как выдумки Сатаны. Совет выбросить из дома всю электронику, да телевизоры с туннельными диодами здесь мало поможет. Вам придётся сделать небольшой экскурс в историю физики элементарных частиц.

В 1911 г. Э. Резерфорд на основе опытов рассеянию альфа-частиц пришёл к выводу, что существует малое заряженное ядро, которое содержит в себе почти всю массу атома. Атом представляли как электронейтральную систему, состоящую из протонов и находящихся в их поле электронов. Однако измерения масс атомов дали неожиданные результаты. Гелий оказался не в два, а в четыре раза тяжелее водорода. Было сделано предположение, что в ядре наряду с протонами находятся электроны. Это, казалось бы, подтверждал бета-распад. Однако с развитием квантовой физики стало ясно, что электрон в состав ядра входить не может (аналогия: также, как атом не состоит из фотонов, которые излучает в процессе релаксации с возбуждённых состояний).

В 1932 г. Дж.Чедвик повторил опыт супругов Кюри по рассеянию альфа-частиц на бериллии (при такой бомбардировке бериллий испускал излучение, которое не оставляло треков в камере Вильсона и легко проходило через свинец толщиной в 10 см) и сделал сообщение о возможности существования нейтрона. Кюри же ранее идентифицировали излучение как жёсткое гамма-излучение, что было ошибкой. Вместе с нейтроном к нам пришло третье фундаментальное взаимодействие — сильное, помимо гравитационного и электромагнитного, а позже и слабое, после обнаружения распада свободного нейтрона.

Также в 1932 году К. Андерсон зарегистрировал трек частицы, равной по массе электрону и обладающей положительным зарядом. Это был позитрон, который ранее теоретически описал П. Дирак. В последующие десятилетия были открыты сотни новых частиц, которые были объединены в семейства лептонов и адронов. Наличие бестиария элементарных частиц позволяло предположить, что они — не элементарные В 1964 г. Д. Цвейг и М. Гелл-Манн выдвинули гипотезу о кварках, как составных частицах адронов.

Как же мы поняли, что кварки — реальные объекты, хотя расщепить адроны на кварки не удаётся (конфайнмент — http://ru.wikipedia.org/wiki/Конфайнмент)? Для начала стоит сказать, что из кварков смогли составить все известные адроны, при этом не возникло каких-либо сторонних частиц. Опыты по рассеянию частиц на протонах показали, что рассеяние происходит на внутренних центрах, т.е. структура протона — сложная. Дальнейшим подтверждением стало обнаружение "очарованных частиц", существование которых следовало из модели.

Так что всем кварки, господа!