V. Некоторые новые методы в квантовой теории поля 5 страница

Если вещество находится в состоянии равновесия термодинамического, то распределение частиц по уровням энергии определяется его темп-рой, причём уровень с меньшей энергией более населён, чем уровень с большей энергией (рис. 1; см. также Болъцмана статистика). Такое вещество всегда поглощает электромагнитные волны. Вещество начинает усиливать - становится активным, лишь тогда, когда равновесие нарушается и возбуждённых атомов становится больше, чем невозбуждённых (инверсия населён-ностей). Чем больше число атомов на верхнем уровне превышает число атомов, находящихся на нижнем уровне, т. е. чем больше инверсная разность населённости [ris]N_И=N₂-N₁, тем эффективней усиление.

Однако инверсное состояние вещества не может существовать сколь угодно долго. После прекращения внешнего воздействия в результате теплового движения частиц и взаимодействия между ними через нек-рое время снова устанавливается равновесное распределение населённостей уровней (рис. 1). Этот процесс (релакса-

Рис. 1. Распределение частиц по уровням энергии в условиях термодинамического равновесия: а - при температуре T₁; б- при температуре T₂< T₁; N - населённость уровней энергии, [ris] N - равновесная разность населённостей уровней энергии E₁ и E₂

ция) происходит и во время действия внешнего возмущения, стремясь восстановить тепловое равновесие в веществе. Поэтому внешнее воздействие должно быть достаточно сильным, чтобы привести вещество в состояние с инверсией населённостей и не должно быть однократным.

Существуют различные методы создания активной среды. Для К. у. наиболее удобным оказался метод, основанный на использовании 3 уровней энергии, предложенный H. Г. Басовым и A. M. Прохоровым. Частицы (атомы молекулы или ионы), в энергетич. спектре к-рых есть 3 уровня энергии E₁, E ₂, E₃ (рис. 2), подвергаются воздействию сильного электромагнитного излучения (накачки). Частота этого излучения [ris] соответствует частоте перехода между нижним E₁ и верхним E₃ уровнями (hv = E₃-E₁). Интенсивность накачки должна быть достаточно велика, чтобы переходы E₁-> E₃ происходили гораздо чаще, чем обратные релаксационные переходы. В этом случае населённости уровней E₁ и E₃ выравниваются. При этом для одной из пар уровней E₁ и E ₂ или E ₂ и E ₃ будет иметь место инверсия населённости. Инверсия населённостей образуется для пары уровней с более медленной релаксацией и с меньшей разностью энергии.

С понижением темп-ры T увеличивается как равновесная разность населённостей [ris]N уровней (рис. 1), так и инверсная разность населённостей [ris]N_и (рис. 2). Кроме того, понижение темп-ры сильно замедляет релаксацию и тем самым снижает требуемую мощность накачки. Поэтому инверсию населённостей, достаточную для создания эффективных К. у. радиодиапазона, удаётся получить при охлаждении вещества до темп-ры кипения гелия (4, 2 К). Существуют конструкции К. у., к-рые могут работать при темп-pax до 77 К (точка кипения азота) и даже 190 К, но они менее эффективны.

Рис. 2. Возникновение инверсии населённостей для уровней энергии E ₂ и E ₃ в системе 3 уровней E₁, E₂, E₃ под действием накачки: а - при температуре вещества T₁; 6 - при температуре Т₂> T₁.. Пунктир показывает распределение частиц по уровням энергии при термодинамическом равновесии.

Наиболее подходящим материалом для К. у. радиодиапазона оказались диамагнитные кристаллы с небольшой примесью парамагнитных ионов. Обычно применяются рубин (Al₂O₃ с примесью ионов хрома Cr³⁺), рутил (TiO₂ с примесью ионов Cr³⁺ и Fe³⁺), изумруд [Be₃Al₂ (SiO₃)₆ с примесью окиси хрома Cr₂O₃]. Для К. у. необходимы кристаллы объёмом в неск. см³, выращенные искусственно из очень чистых материалов со строго дозированной примесью парамагнитных ионов.

В отсутствии внешних магнитных полей магнитные моменты ионов ориентированы хаотически. В постоянном магнитном поле магнитный момент может располагаться только под неск. определёнными углами к магнитному полю H, энергия иона в этих положениях различна (см. Зеемана эффект). Образуется ряд уровней энергии (магнитные подуровни), расстояние между к-рыми зависит от величины постоянного магнитного поля H. Число магнитных подуровней определяется спином иона (рис. 3). Разность энергии между ними при обычных магнитных полях соответствует радиодиапазону и может быть легко изменена изменением магнитного поля. Такое вещество может усиливать радиоволны нужной частоты.

Рис. 3. Энергетические уровни парамагнитного иона во внешнем магнитном поле H расщепляются на несколько магнитных подуровней, число которых зависит от величины спина иона S; a) S - 1/2; 6) S = 1; в) S = ³/₂.

Основная характеристика всякого усилителя электрич. колебаний - его к о-эффициент усиления К, показывающий, во сколько раз амплитуда колебаний на выходе усилителя больше амплитуды на входе. Чем больше путь, к-рый волна проходит в активном веществе, тем больше коэфф. усиления К. у. В кристалле рубина волна, распространяясь на расстояние, равное её длине [ris], увеличивает свою амплитуду незначительно. T. о., для получения достаточного усиления необходимы монокристаллы больших размеров, выращивание к-рых связано с серьёзными трудностями. Для К. у. с коэфф. усиления 10 потребовались бы кристаллы (а, следовательно, в магниты) длиной в неск. л. Такой усилитель был бы очень громоздким и дорогим.

Усиление можно увеличить, заставив волну многократно проходить через активное вещество. Для этого активное вещество помещают в объёмный резонатор (полость, ограниченную металлич. стенками). Волна, попавшая из антенны в резонатор через отверстие в его стенке (о т-верстие связи), многократно отражается от стенок резонатора и длительно взаимодействует с активным веществом (рис. 4). Усиление будет эффективным, если при каждом отражении от стенки фаза отражённой волны совпадает с фазой падающей волны. Это условие выполняется при определённых размерах резонатора, т. е. резонатор так же, как и само вещество, должен быть настроен на частоту усиливаемой волны. При каждом отражении от стенки с отверстием часть электромагнитной, энергии излучается наружу в виде усиленного сигнала. Для разделения входа и выхода резо-наторного К. у. применяется циркуля-mop (рис. 5). Такой К. у. наз. отражательным.

Рис. 4. Объёмный резонатор с активным веществом.

Рис. 5. Схематическое изображение отражательного квантового усилителя с одним резонатором.

Для получения оптимальных характеристик К. у. необходимо подобрать размер отверстия связи, т. к., кроме требуемого коэфф. усиления, К. у. должен иметь нужную полосу пропускания, которая определяет его способность усиливать сигналы, быстро меняющиеся во времени Чем быстрее во времени меняется сигнал, тем больший частотный интервал он занимает (см., напр., Модуляция колебаний). Если полоса пропускания усилителя [ris][ris] меньше полосы частот, занимаемой сигналом, то произойдёт сглаживание быстрых изменений сигнала в усилителе. T о, введение резонатора в конструкцию К. у. с одной стороны увеличивает его коэфф. усиления, а с другой - во столько же раз уменьшает его полосу пропускания. Последнее значительно сужает область применения усилителя. Одноре-зонаторные К. у. не получили широкого распространения из-за невозможности обеспечить одновременно большой коэфф. усиления и широкую полосу пропускания. Оказалось, что можно сохранить широкую полосу пропускания при большом коэфф. усиления, применив неск. резонаторов. Существует два типа много-резонаторных К. у.- усилители отражательного типа с циркулятором (рис. 6 ) и усилители проходного типа (рис. 7). В проходных К. у. волна распространяется вдоль цепочки резонаторов, заполненных активным веществом. В каждом резонаторе при значит, полосе пропускания усиление невелико, но полное усиление всей цепочки может быть достаточно большим. Резонаторы проходного К. у. соединены друг с другом ферритовыми невзаимными элементами. Под действием постоянного магнитного поля ферриты приобретают свойство пропускать волну, распространяющуюся в одном направлении, поглощая встречную волну. Осн. недостатком мно-горезонаторных К. у. является сложность перестройки частоты усилителя, т к. при этом необходимо одновременно с изменением магнитного поля Я менять собственную частоту большого числа резонаторов, что технически трудно.

Время взаимодействия волны с веществом можно увеличить, применяя вместо системы резонаторов замедляющие системы. Скорость распространения волны вдоль такой структуры во много раз меньше скорости распространения волны в радиоволноводе или в свободном пространстве. Соответственно увеличивается и усиление при прохождении волной единицы длины кристалла. Существенно, что замедляющие структуры широкополосны. Это даёт возможность перестраивать частоту К. у. изменением только магнитного поля. Полоса пропускания таких усилителей, а также много-резонаторных К. у. определяется шириной спектральной линии. К. у. с замедляющей структурой получили назв. К. у. бегущей волны. В них также применяются ферриты. Они пропускают волну, распространяющуюся вдоль замедляющей структуры в нужном направлении, и поглощают встречные, отраженные волны.

Мощность шумов К. у. удобно измерять, сравнивая её с мощностью теплового излучения абсолютно чёрного тела. Спектр теплового излучения включает оптический и радиодиапазоны. T. о., мощность шумов можно выражать через абс. температуру (см. Шумовая температура). Предельная низкая темп-ра шума К у, обусловленная спонтанным излучением для [ris] =3 см, составляет 0, 5 К Для большинства активных веществ, используемых в К. у., мощность шума колеблется в пределах от 1 К до 5 К. В реальных К. у. к этим ничтожно малым шумам добавляется гораздо более мощное тепловое излучение подводящих радиоволноводов и др. конструктивных деталей. Мощность шумов, излучаемую волноводом, можно характеризовать величиной [ris]T, где [ris] - коэфф. поглощения волны, а Т - его абс. темп-pa. Для уменьшения шумов необходимо охладить возможно большую часть входных деталей. Но охладить весь входной тракт до темп-ры жидкого гелия невозможно. Поэтому не удаётся снизить шумы К. у. с антенной до величины ниже 15-30 К. Это приблизительно в 100 раз меньше уровня шумов лучших усилителей, имевшихся до появления К. у.

Рис. 6. Отражательный усилитель с 3 резонаторами.

Рис 7. Схема квантового усилителя проходного типа с 3 резонаторами.

Охлаждение К. у. производится жидким гелием в криостатах. Трудности, связанные со сжижением, транспортировкой и переливкой жидкого гелия из транспортных сосудов в криостаты, ограничивают возможность применения К. у., осложняют и удорожают их эксплуатацию. Разработаны небольшие холодильные машины с замкнутым циклом движения охлаждающего вещества. Масса такой машины, рассчитанной на охлаждение К. у. до 40 К, составляет 10-20 кг. Машина, рассчитанная на получение 4 К, весит более чем 200 кг и потребляег мощность в неск. кет.

Лит.: Карлов H. В., Манен-ков А. А·, Квантовые усилители, M-, 1966' С иг мен А., Мазеры, пер. с англ., M., 1966; Квантовая электроника. Маленькая энциклопедия, M., 1969; Штейншлейгер В. Б., M и с е ж н и к о в Г. С., Лифанов П. С., Квантовые усилители СВЧ (мазеры), M., 1971. А. В. францессон.

КВАНТОР (от лат. quantum - сколько), логическая операция, дающая количественную характеристику области предметов, к к-рой относится выражение, получаемое в результате её применения. В обычном языке носителями таких характеристик служат слова типа " все", " каждый", " некоторый", " существует", " имеется", " любой", " всякий", " единственный", " несколько", " бесконечно много", " конечное число", атакже все количественные числительные. В формализованных языках, составной частью к-рых является исчисление предикатов, для выражения всех подобных характеристик оказывается достаточным К. двух видов: К. (в с е) о б щ н о с т и (оборот " для всех x", обозначается через Vx, (Vx), (х), (Ax), П, [ris], П) и К. с у щ е с т в о в а н и я (" для некоторых x", обозначения: Ex, (Ex), (Ex), U, [ris], [ris]). С помощью К можно записать четыре основных формы суждений традиционной логики: " все А суть В" записывается в виде V х[_А(х)=э => В(х)], " ни одно А не есть В" - в виде Vx [A(X)·=> -В(х)], " некоторые А суть В" - в виде E х[А(х)& В(x)], " некоторые A не суть В" -в виде E x[A(х)& -B(X)] (здесь A(X) означает, что [ris] обладает свойством А, 13 - знак импликации, - - отрицания, & - конъюнкции).

Часть формулы, на к-рую распространяется действие к.-л. К., наз. областью действия этого К. (ее можно указать с помощью скобок). Вхождение к -л. переменной в формулу непосредственно после знака К. или в область действия К., после к-рого стоит эта переменная наз. её связанным вхождением. Все остальные вхождения переменных наз. свободными. Формула, содержащая свободные вхождения переменных, зависит от них (является их функцией); связанные же вхождения переменных можно " переименовывать"; напр., записи Ex(x = 3y) и 3z(z = 2y ) означают одно и то же, чего нельзя сказать о E х(х = 2 у) и E (х)(х = 2t). Применение К уменьшает число свободных переменных в логич. выражении и превращает (если К. не " фиктивный", т. е. относится к переменной, действительно входящей в формулу) трёхместный предикат в двухместный, двухместный - в одноместный, одноместный - в высказывание. Употребление К. кодифицируется спец. " постулатами квантификации" (присоединение к-рых к исчислению высказываний по существу и означает расширение его до исчисления предикатов), напр., следующими " постулатами Бернайсак аксиомами A(t) => E хА(х) и E хА(х)з ^> A(t) и правилами вывода " если доказано C^A(X), то можно считать доказанным и C^VfxA(x)" и " если доказано А(х)^> С, то можно считать доказанным и E хА(х) оС" (здесь xне входит свободно в С).

К К. общности и существования сводятся и др. виды К., напр, вместо т. н. К. единственности E! x (" существует единственный [ris] такой, что") можно писать " обычные" К., заменяя E! хА(х) на

ExA(x)& VyVz[A(y)& A(z )=> y = z ].

Аналогично, К., " ограниченный" к-л. одноместным предикатом Р(x)(Ex_p(x), читается как " существует х, удовлетворяющий свойству P и такой, что", a Vx_P(x)- " для всех х, удовлетворяющих свойству P, верно, что"), легко выразить через К. общности и существования и операторы импликации и конъюнкции:

EХ_р(x)А(х) = Ex[P(x)& A(x)] и Vx_p(x) A(x) = Vx[P(x) => A(x)].

Лит.: К л и н и С. К., Введение в метаматематику, пер. с англ., M., 1957, с. 72 - 80, 130 - 138; Ч ё [ris] ч А., Введение в математическую логику, пер. с англ., т. 1, M., 1960, с. 42 - 48. Ю. А. Гастев.

KBAHTУH, встречающееся в лит-ре на рус. яз. название юго-зап. оконечности Ляодунского п-ова в Китае; см. Гуанъдун.

КВАНТУНСКАЯ АРМИЯ, группировка японских войск, предназначавшаяся для агрессии против Китая, СССР и мн.. Создана в 1931 на базе войск, расположенных на терр. Квантунской обл. (юго-зап. оконечности Ляодунского п-ова до зал. Гуаньдун), откуда и получила своё название. 18 сент. 1931 К. а. вероломно напала на Китай и к нач. 1932 оккупировала его сев.-вост. провинцию - Маньчжурию, где было создано 9 марта 1932 марионеточное гос-во Маньчжоу-Го, ставшее фактически колонией япон. империалистов и плацдармом для их последующей агрессии. Это событие положило начало серии вооружённых конфликтов с соседними странами, спровоцированных япон. военщиной. Расширяя агрессию в Китае, япон. империалисты одновременно стремились проверить прочность советских дальневосточных границ и овладеть выгодными плацдармами для последующего вторжения на терр. СССР и мн.. Численность К. а. постепенно увеличивалась и к 1938 достигла 8 дивизий (ок. 200 тыс. чел.), а в 1940-12 дивизий (ок. 300 тыс. чел.). Летом 1938 войска К. а. вторглись в пределы СССР у оз. Хасан; в 1939 была организована более крупная провокация против Сов. Союза и мн. нар. Халхин-Гол, но в обоих конфликтах К. а. потерпела поражение. В 1941, когда сов. народ вёл тяжёлую борьбу с фаш. Германией, К. а. в соответствии с япон. планом " Кантокуэн" развернулась на маньчжурской границе и в Корее для нападения на СССР, выжидая удобного момента для начала боевых действий в зависимости от исхода борьбы на сов.-герм, фронте.

В 1941-43 в Маньчжурии и Корее насчитывалось 15-16 япон. дивизий (ок. 700 тыс. чел.).

К началу кампании Сов. Вооруж. Сил на Дальнем Востоке (9 авг. 1945) К. а. имела в своём составе: 1-й фронт (3-я и 5-я армии), 3-й фронт (30-я и 44-я армии), 17-й фронт (34-я и 59-я армии), отдельную (4-ю) армию, две (2-я и 5-я) воздушные армии и Сунгарийскую воен. флотилию. Кроме того, ей были оперативно подчинены армия Маньчжоу-Го, войска Внутренней Монголии (князя Де Вана) и Суйюаньская армейская группа. В составе К. а. и подчинённых ей войск насчитывалось 37 пехотных и 7 кав. дивизий, 22 пехотных, 2 танк, и 2 кав. бригады (всего 1 млн. 320 тыс. чел.), 1155 танков, 6260 орудий, 1900 самолётов и 25 кораблей. К. а. располагала также бактериологич. оружием, к-рое предназначалось для применения против Сов. Вооруж. Сил. После разгрома К. а. в Маньчжурской операции 1945 Япония лишилась реальных сил и возможностей для продолжения войны и 2 сент. 1945 подписала акт о безоговорочной капитуляции.

Лит.: Финал, 2 изд., M., 1969; X а я с и С а б у р о, Японская армия в военных действиях на Тихом океане, [пер. с англ.], M., 1964. H. В. Еронин.

КВАПИЛОВА (Kvapilova, урожд. Ky б е ш о в a, Kubesova) Гана (29.11.1860, Прага, -8.4.1907, там же), чешская актриса. Родилась в семье ремесленника. В 1886 дебютировала в труппе Э. Вояна. С 1888 актриса Нац. театра в Праге. С начала творч. деятельности К. восставала против сценич. рутины. В 1906 была инициатором гастролей MXT в Праге. Активный протест против социального бесправия, мечта о свободе и лучшей жизни - гл. тема её творчества. Актриса утверждала на чеш. сцене иск-во глубокого переживания, её деятельность способствовала развитию нац. драматургии, для К. писали пьесы Я. Врхлицкий, Ю. Зейер, А. Ирасек и др. чеш. драматурги. Среди ролей: Офелия, леди Макбет (" Гамлет", " Макбет" Шекспира), Йемена (" Антигона" Софокла), Войнарка (" Войнарка" Ирасека), Мария Стюарт (" Мария Стюарт" Шиллера), Маша (" Три сестры" Чехова) и др.

Соч.: Literarni pozustalost, 3 vyd., Praha, 1946.

Лит.: Horacek J., Hanna Kvapilova, Praha, 1911; С е г п у F., Hanna Kvapilova, 2 vyd., Praha, 1963. Л.П.Солнцева.

KBAPA (Kwara), штат в зап. Нигерии. Пл. 74, 3 тыс. км². Нас. 2, 4 млн. чел. (1963, перепись), гл. обр. йоруба, игала, игбира. Адм. ц. - г. Илорин. Расположен в осн. по правобережью р. Нигер. Климат экваториально-муссонный; влажный сезон продолжается 7 мес. Осадков преим. 1000-1300 мм в год. Cp. мес. темп-ры от 25 ⁰C до 30 ⁰C. Растительность - са-ванные леса и саванна. Потребительское земледелие (просо и сорго); мелкотоварные х-ва производят в небольшом кол-ве ямс, рис, хлопок, сах. тростник, какао, кунжут, пальмовые масло и ядра. Месторождения жел. руды (близ Локоджи), слюды, угля, талька. Предприятия по произ-ву сахара, сигарет, спичек, бумаги и картона. Хлопкоочистит., маслоб., лесопил. з-ды. Ремесленное произ-во гончарных изделий.

КВАРЕЛИ, город (до 1964-посёлок), центр Кварельского р-на Груз. CCP. Расположен в долине р. Алазани (приток Куры), в 19 км к С. от ж.-д. станции Мукузани (на ветке Тбилиси - Тела-ви). 9, 5 тыс. жит. (1970). З-ды: винные, коньячного спирта, эфирномасличный, кирпичный; виноградарские совхозы. В К. Музей И. Г. Чавчавадзе, Дом-музей К. А. Марджанишвили. Народный театр.

КВАРЕНГИ, Гваренги (итал. К у а р е н г и, Ouarenghi) Джакомо [20 или 21.9.1744, Валле-Иманья, близ Бергамо, Италия, -18.2(2.3).1S17, Петербург], архитектор, представитель русского классицизма кон. 18 - нач. 19 вв. Итальянец по происхождению. С 1761 учился в Риме живописи у А. Р. Менгса и С. Поцци; изучал античную архитектуру, работы Пал-ладио. В России работал с 1780. Первая значит, работа К.- Английский дворец в Петергофе (ныне Петродворец; 1781 - 1794; полностью разрушен нем. фашистами в 1942), классически ясное монументальное здание, с мощными колоннадами коринфского ордера. Среди крупнейших работ: здания Академии наук (1783-89), Ассигнационного банка (1783-90), Эрмитажного театра (1783- 1787), корпус Обуховской больницы (1782-87, перестроен), Екатерининский ин-т (1804-07), Конногвардейский манеж (1804-07), Смольный ин-т (1806- 1808)- все в Ленинграде. Они отличаются ясностью планировочных решений, простотой и чёткостью объёмных композиций, монументальной пластичностью форм, к-рая достигается введением торжественных колоннад, выделяющихся на фоне гладких поверхностей стен. Среди дворцовых загородных построек - Александровский дворец (1792-96) в Царском Селе (ныне г. Пушкин), центр гл. фасада к-рогс подчёркнут парадным двориком, пространственно связанным с парком открытой торжественной колоннадой. К. был умелым строителем-практиком, тщательно следившим за высоким качеством осуществления своих работ в натуре.

Дж. Кваренги. Эрмитажный театр в Ленинграде. 1783-87.

Многочисленные рисунки К. скрупулёзно изображают памятники др.-рус. зодчества, постройки совр. ему архитекторов, жанровые сцены (" Теремной дворец в Кремле", " Михайловский замок", " Коломенское" - все тушь, акварель, Эрмитаж, Ленинград; " Катание по льду на Неве", тушь, акварель, Музей изобразит, иск-в имени А. С. Пушкина, Москва; " Панорама Кремля", акварель, тушь, Музей архитектуры им. А. В. Щусева, Москва). К. издал гравированные альбомы со своих проектов Эрмитажного театра и Ассигнационного банка (1787 и 1791) и первый том собрания своих проектов (1810).

Дж, Кваренги.

Дж. Кваренги. Здание Ассигнационного банка (ныне Ленинградский финансово-экономический институт им. H. А. Вознесенского) в Ленинграде. 1783 - 90.

Лит.: Талепоровский В. H., Кваренги, Л.- M., 1954; Гримм Г. Г., Кваренги, Л., 1962; Архитектурные проекты и рисунки Д. Кваренги из музеев и хранилищ СССР, Л., 1967.

KBAPKEH СЕВЕРНЫЙ, Hорра-Kваркен (Norra Kvarken), пролив в Балтийском м., в зап. части Васийских шхер. Соединяет сев. (Боттенвик) и южную (Боттенхав) части Ботнического зал. Шир. 75 км. Группой о-вов разделяется на два пролива - Вост. Кваркен и Зап. Кваркен. Глуб. Вост. Кваркена 6-7 м, Зап.- до 29 м. Течения зависят от ветров и атм. давления. Зимой замерзает.

КВАРКЕН ЮЖНЫЙ, Сёдра-Кваркен (Sodra Kvarken), пролив между Аландскими о-вами и Скандинавским п-овом, соединяет Ботнический зал. с Балтийским м. Шир. ок. 40 км, максимальная глуб. 244 м. Течения обычно направлены на Ю. В суровые зимы замерзает, в менее холодные и мягкие - покрыт плавучими льдами.

КВАРКИ, гипотетич. частицы, из к-рых, как предполагается, могут состоять все известные элементарные частицы, участвующие в сильных взаимодействиях (адроны). Гипотеза о существовании К. была высказана в 1964 независимо амер. физиком M. Гелл-Маном и австр. физиком Г. Цвейгом с целью объяснения закономерностей, установленных для ад-ронов. У назв. " кварк" нет точного перевода, оно имеет лит. происхождение (было заимствовано M. Гелл-Маном из романа Дж. Джойса " Поминки по Фи-негану", где означало нечто неопределённое, мистическое). Такое назв. для частиц, очевидно, было выбрано потому, что К. необходимо приписать ряд необычных свойств, выделяющих их из всех известных элементарных частиц (напр., дробный электрич. заряд).

Предположение о существовании К. возникло в связи с открытием большого числа адронов и их успешной систематизацией. Было установлено, что адроны могут быть сгруппированы в нек-рые семейства частиц, близких по своим осн. характеристикам (одинаковые барионные заряды, спины, внутренние чётности, близкие массы). Так, напр., 8 частиц: протон (р), нейтрон (п) и гипероны [ris] °, [ris] ⁺, [ris] °, [ris] -, [ris] - [ris] ° могут быть объединены в одно семейство барионов (октет) со спином 1/2и положительной чётностью. Такие семейства частиц получили назв. супермультиплетов (см. Элементарные частицы). Число частиц в каждом супермультиплете и их осн. свойства можно объяснить, если предположить, что адроны являются составными частицами - состоят из трёх типов фундаментальных частиц, т. н. р, n- и [ris] -K. (а также из античастиц [ris], [ris], [ris]). При этом К. необходимо приписать характеристики, указанные в табл. (в т. ч. дробные электрические и барионные заряды).

Барионы, согласно указанной гипотезе, состоят из трёх К., напр, протон (Q = 1, B = 1) - из двух р-К. и одного п-К., нейтрон (Q = O, B = I) - из двух п-К. и одного р-К., [ris] ⁺(Q = 1, B = 1) - из двух р-К. и одного [ris] -К., [ris] - (Q = -1, B = 1) - из трёх [ris] -К. и т.д. Антибарионы состоят из трёх антикварков, а мезоны - из одного К. и одного антикварка (напр., [ris] ⁺- из [ris] и [ris], К° - из [ris] и n и т. д.). В состав странных частиц обязательно входят [ris] -К.- носители странности.

Поиски К. проводились в космических лучах, на ускорителях высокой энергии, а также физико-химич. способами в окружающей среде. Все они оказались безуспешными. Однако нельзя считать, что результаты этих опытов окончательно опровергают гипотезу о существова-

Характеристики кварков

нии К.- они лишь устанавливают пределы для величины возможной массы К. и вероятности рождения К. в процессах сильного взаимодействия. Так, в опытах на Серпуховском ускорителе протонов с энергией 70 Гэв, в к-рых при столкновении протонов с нуклонами (протонами и нейтронами) мишени могли бы рождаться К., если бы их масса не превышала примерно 5 протонных масс (в энер-гетич. единицах ~ 5 Гэв), не было зарегистрировано ни одной частицы с зарядом -'/з или -²/₃. Это означает, что масса К., если они существуют, больше 5 Гэв или что вероятность рождения К., если их масса меньше 5 Гэв, по крайней мере в 10¹⁰ раз меньше вероятности рождения л-мезонов (к-рых за время опыта было зарегистрировано > 10¹⁰). Поиски К. в окружающей среде показали, что если К. и существуют, то концентрация их в веществе не превышает 10-¹⁸-10-²⁰ от числа нуклонов, а по нек-рым данным, этот предел может быть ещё меньше (10-²⁴ -10-³⁰).

Наряду с гипотезой существования фундаментальных частиц с дробными зарядами выдвигалось предположение о существовании фундаментальных частиц с целыми зарядами (их называют иногда К. с целыми зарядами). Для объяснения закономерностей систематики адронов необходимо считать, что имеется неск. супермультиплетов фундаментальных частиц с целыми зарядами (напр., 3 семейства по 3 частицы). Попытки их экспериментального обнаружения также оказались безрезультатными.