Основные группы элементарных частиц

(указано количество частиц вместе с их античастицами)

Элементарные частицы

ЛЕПТОНЫ(12) подобны e^-    

АДРОНЫ(сотни)подобны p⁺ и n⁰

БАРИОНЫ (сотни)

МЮОНЫ (десятки)

НУКЛОНЫ (4)

ГИПЕРОНЫ (сотни)

Систематизация элементарных частиц связывается с так называемыми фундаментальными взаимодействиями:

· ими обусловлены все конкретные силы, проявляющиеся в природе;

· различаются относительной интенсивностью и радиусом действия;

· носят обменный характер, т.е. взаимодействующие объекты обмениваются определёнными частицами:

ü фотонами - при электромагнитном взаимодействии,

ü гравитонами – при гравитационном,

ü глюонами – при сильном,

ü W⁺, Z-частицами – при слабом (см. таблицу).

Предполагалось, что в момент зарождения Вселенной было одно фундаментальное взаимодействие – Суперсила; через 10^-43с выделилась гравитация, через 10^-35с – сильное, через 10^-10с – слабое.

1964 год – гипотеза: адроны – не элементарные частицы, а составные; истинно элементарные частицы, входящие в их состав, названы кварками:

· существует 6 типов кварков – ароматов (u – верх, d – вниз, s – странный, c – очарование, b – красота, t – правда);

· у шести ароматов есть 6 антикварков, которые, в частности, отличаются знаком электрического заряда;

· имеют дробные заряды (+1/3, +2/3);

· кроме четырёх квантовых чисел, имеют пятое – цвет:

ü каждый кварк существует в трёх вариантах – красный, синий, зеленый;

ü у антикварков обратные цветовые свойства – бирюзовый, пурпурный, желтый;

· всего 36 разновидностей.

При объединении кварков (антикварков) по три образуются барионы (например, протон), по два – мезоны: обладают целым спином, относятся к адронам.

В любой элементарной частице кварки собираются так, что в сумме получается цветовой ноль. Цвет кварков – та сущность, которая порождает сильное взаимодействие, в частности, ядерные силы: цветовые заряды сильно стягивают кварка внутри «элементарной» частицы, за её пределами цвет уже не ощущается – в целом частица бесцветна.

Реальность кварков доказана. Кварки соединяются в частицы с помощью других частиц – глюонов (glue – клей), 8 типов.

Особенности кварковых моделей:

1. Дробный электрический заряд.

2. Конфайнмент – «заточение»: энергия, необходимая для раздвигания кварков, возрастает прямо пропорционально расстоянию – чтобы все кварки, содержащиеся в объеме булавочной головки, растащить на расстояние 1 см, нужно затратить энергию в миллионы раз большую, чем та, что вырабатывают за год все электростанции мира. Ядерные силы, затаившиеся в бомбах, работающие в реакторах, - лишь жалкие остатки действий цветового заряда. Особенность взаимодействия кварков – свобода шариков, соединенных пружинкой: на близком расстоянии довольно независимы, но стоит их растащить, пружина натянется и – «прощай свобода».

Разработкой и исследованием кварковых моделей занимается физика высоких энергий:

· главный экспериментальный метод – сталкивание частиц в ускорителях, где частицы разрушаются, соединяются, участвуют в превращениях;

· в процессе наблюдений получают информацию о свойствах частиц и их взаимодействии;

· диапазон проблем: свойства вакуума, поведение астрофизических объектов; объединение разных типов фундаментальных взаимодействий – одна из наиболее общих фундаментальных проблем.

Дата добавления: 2014-01-11