L0.2.3. Адроны

Лептоны

Хотя лептоны могут иметь электрический заряд, а могут и не иметь, спин у всех у них равен 1/2. Среди лептонов наиболее известен электрон. Электрон — это первая из открытых элементарных частиц. Как и все остальные лептоны, электрон, по-видимому, является элементарным (в собственном смысле этого слова) объектом, т.е. он не состоит из каких-то других частиц.

Другой хорошо известный лептон — нейтрино. Нейтрино являются наиболее распространенными частицами во Вселенной. Вселенную можно представить безбрежным нейтринным морем, в котором изредка встречаются острова в виде атомов. Но несмотря на такую распространенность нейтрино, изучать их очень сложно. Как мы уже отмечали, нейтрино почти неуловимы. Не участвуя ни в сильном, ни в электромагнитном взаимодействиях, они проникают через вещест­во, как будто его вообще нет. Нейтрино — это некие «призраки» физического мира.

Достаточно широко распространены в природе мюоны, на долю которых приходится значительная часть космического излучения. Мюон— одна из первых известных нестабильных субатомных частиц, Открытая в 1936 г. Во всех отношениях мюон напоминает электрон: имеет тот же заряд и спин, участвует в тех те взаимодействиях, но имеет большую массу и нестабилен. Примерно за две миллионные доли секунды мюон распадается на электрон и два нейтрино. В конце 70-х гг. был обнаружен третий заряженный лептон, получивший название «тау-лептон». Это очень тяжелая частица. Ее масса около 3500 масс электрона, но во всем остальном он ведет себя подобно мектрону и мюону.

Значительно расширился список лептонов в 60-х гг. Было установ­лено, что существует несколько, типов нейтрино: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино. Таким образом, общее число разновидностей нейтрино равно трем, а общее число лептонов — шести. Разумеется, у каждого лептона есть своя античастица; таким образом, общее число различных лептонов равно двенадцати. Ней­тральные лептоны участвуют только в слабом взаимодействии; заря­женные — в слабом и электромагнитном (см. таблицу на с. 155).

Если лептонов двенадцать, то адронов сотни; и подавляющее боль­шинство из них резонансы, т.е. крайне нестабильные частицы. Тот факт, что адронов существует сотни, наводит на мысль, что адроны не элементарные частицы, а построены из более мелких частиц. Все адроны встречаются в двух разновидностях — электрически заряжен­ные и нейтральные. Наиболее известны и широко распространены такие адроны, как нейтрон и протон. Остальные адроны короткоживущие и быстро распадаются. Это класс барионов (тяжелые частицы гипероны и барионные резонансы) и большое семейство мезонов (мезонные резонансы). Адроны участвуют в сильном, слабом и электромагнитном взаимодействиях.

Название	Масса	Заряд
Электрон		-1
Мюон	206,7	-1
Тау-лептон	3536,0	-1
Электронное нейтрино	0*
Мьюонное нейтрино
Тау-нейтрино

* Имеются экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что нейтрино все-таки обладают небольшой массой (одна десятимиллионная массы электрона), что имеет большое значение для космологии и теории элементарных частиц.

Существование и свойства большинства известных адронов были установлены в опытах на ускорителях. Открытие множества разно­образных адронов в 50—60-х гг. крайне озадачило физиков. Но со временем частицы удалось классифицировать по массе, заряду и спину. Постепенно стала выстраиваться более или менее четкая картина. Появились конкретные идеи о том, как систематизировать хаос эмпирических данных, раскрыть тайну адронов в целостной научной теории. Решающий шаг был сделан в 1963 г., когда была предложена кварковая модель адронов.

Дата добавления: 2014-12-29