Элементарные частицы

Общие сведения об элементарных частицах.

Элементарными называются частицы, которым на современном уровне знаний нельзя приписать определенную внутреннюю структуру. В настоящее время известно 32 вида элементарных частиц, не считая так называемых резонансов (короткоживущих частиц со средним временем жизни 10^-23с). В настоящее время известно около 200 резонансов.

Элементарная частица характеризуется массой покоя, зарядом, средним временем жизни и некоторыми другими величинами.

По значению массы покоя (m₀) элементарные частицы можно разделить на следующие 4 класса:

1. фотоны (m₀=0);

2. лептоны (легкие частицы, m_е >m₀>0);

3. мезоны (средние частицы, m_р >m₀ >m_е);

4. барионы (тяжелые частицы, m_α >m₀ >m_р ).

Среди барионов различают нуклоны и большие тяжелые частицы – гипероны.

Многие элементарные частицы были обнаружены в космических лучах. Космические лучи были открыты в 1962 году немецким физиком Вальтером Гессом.. Происхождение этих лучей еще не выяснено, существует лишь ряд гипотез. Среди них наиболее приемлемой считается гипотеза советских физиков Гинзбурга и Шкловского. Суть этой гипотезы состоит в том, что космические лучи генерируются при вспышках сверхновых звезд. Различают первичные и вторичные космические лучи. Первичные космические лучи представляют собой поток атомных ядер (преимущественно α-частиц и протонов), летящий с огромной скоростью в земную атмосферу из мирового пространства. Столкновение этих ядер с ядрами атомов, входящих в состав воздуха, приводит к образованию новых ядер и различных элементарных частиц. Поток этих частиц носит название вторичных космических лучей. Первичные космические лучи в значительной степени поглощаются атмосферой, поэтому земной поверхности достигают главным образом вторичные космические лучи. Интенсивность космических лучей имеет максимум на высоте 20 км. С уменьшением высоты интенсивность уменьшается за счет поглощения лучей атмосферой, достигая на уровне моря минимального значения. В среднем считается, что здесь лучами создается 1,8 пар ионов в

13 см³ за 1с. Средняя энергия частиц первичного космического излучения на верхней границе атмосферы составляет 10¹¹ МэВ. Отдельные частицы обладают энергией ≈10¹² МэВ. Следовательно, космические лучи являются источником частиц сверхвысоких энергий, еще не достигнутых в условиях лабораторий. При взаимодействии таких частиц с веществом атмосферы происходят принципиально новые ядерные реакции, изучение которых углубляет наши знания о свойствах ядер элементарных частиц.

Дата добавления: 2014-01-07