Характеристики элементарных частиц

Элементарные частицы

После того, как физики установили, что атом не является последним кирпичиком мироздания и сам он построен из более простых элементарных частиц, идея поиска таких фундаментальных частиц заняла главное место в их исследованиях. По-прежнему мысль ученых была направлена на то, чтобы свести все многообразие сложных свойств тел и явлений природы к простым свойствам небольшого числа первичных частиц, названных элементарными.

Исторически электрон был первой элементарной частицей, открытой еще в конце прошлого века английским физиком Дж.Дж. Томсоном (1856–1940). В 1919 г. Резерфорд, бомбардируя атомы альфа-частицами, открыл протоны. В начале века был открыт фотон – квант света, в 1932 г. – нейтрон, а спустя четыре года – первая античастица – позитрон, которая по массе равна электрону, но имеет положительный заряд. В дальнейшем при исследовании космических лучей были обнаружены многие другие элементарные частицы. С начала 50-х годов основным средством открытия и исследования элементарных частиц стали ускорители заряженных частиц. С их помощью удалось открыть ряд античастиц, например антипротон. В 1970 и 1980-х годах поток открытий новых элементарных частиц усилился, и ученые заговорили о семействах элементарных частиц, которые стали называть "странными", "очарованными" и "красивыми".

Общими для всех элементарных частиц характеристиками являются масса, время жизни, электрический заряд, спин и др. Одна из характерных особенностей элементарных частиц состоит том, что они имеют крайне незначительные массы и размеры. Например, масса такой характерной частицы как протон равна 1,6×10^–24г, а размеры порядка 10^–16см.

В зависимости от времени жизни, частицы делятся на стабильные (электрон, протон, фотон и нейтрино), квазистабильные (распадающиеся при электромагнитном и слабом взаимодействии, время их жизни порядка 10^–20сек) и резонансы (частицы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия, типичное время жизни 10^–22 ¼ 10^–24 сек).

Элементарные частицы – это маленькие вращающиеся волчки. Они характеризуются моментом импульсом, связанным с вращением частицы и называемым спиновым моментом или спином. Спин может принимать целые или полуцелые значения. Частицы с полуцелым спином называются фермионами, с целым спином – бозонами.

У многих частиц существуют двойники в виде античастиц с теми же массой, временем жизни, спином, но отличающиеся знаками зарядов, например, электрон-позитрон, протон-антипротон. Существование античастиц было впервые предсказано в 1928 г. английским физиком П. Дираком на основе решения релятивистского уравнения движения для электрона.

Дата добавления: 2014-11-16