Фермионы и бозоны

Cильное взаимодействие.

К представлению о сильном взаимодействии ученые пришли в ходе изучения атомного ядра. Какая-то сила должна удерживать положительно заряженные протоны в ядре. Это не может быть сила гравитации и, тем более, электромагнитная сила. Впоследствии эта сила была обнаружена. Выяснилось, что, хотя по своей величине сильное взаимодействие существенно превосходит все другие взаимодействия, но за пределами ядра оно не ощущается (короткодействующее взаимодействие). В сильном взаимодействии участвуют частицы, обладающие цветовым зарядом (цветом). Сильное взаимодействие ответственно за образование ядер атомов и многие взаимодействия элементарных частиц.

Классификация элементарных частиц.

К настоящему времени известно около 400 частиц. Частицы микромира распределены по группам, типам. В основе классификации (как и в любой научной области) – классификационные признаки (характеристики). По мере углубления познаний в микромире эти признаки трансформировались, уточнялись. Укажем основные из применяемых на настоящий момент: кратность спина; участие в сильном и слабом взаимодействии; зарядовые характеристики; виртуальность; время жизни.

Элементарные частицы имеют квантово-механическое свойство, эквивалентное собственному моменту вращения. Это свойство названо спином (концепция спина введена в физику в 1925 г. американскими учёными Дж. Уленбеком и С. Гаудсмитом). Оказалось, что спин частиц может принимать только значения равные величине

ј ћ,

где ћ - постоянная Планка, ј - целое или дробное (кратное ½) число. Кратность спина – признак, по которому все элементарные подразделяются на фермионы и бозоны.

ј = 1/2, 3/2,... - (“дробный спин”, кратный ½) соответствует частицам, называемым фермионами (по фамилии итальянского учёного Энрико Ферми), они подчиняются статистическому распределению Ферми - Дирака и запрету Паули на нахождение двух частиц с одинаковым состоянием в одном квантовом ансамбле. Фермионы – это «кирпичи», из которых состоит мир.

j = 0, 1, 2, …- («целочисленный спин») соответствует частицам, называемым бозонами (по фамилии индийского ученого Шатьедраната Бозе), они подчиняются статистическому распределению Бозе – Эйнштейна, на них не распространяется запрет Паули, бозоны – переносчики основных взаимодействий, их рассматривают как возбуждения силовых полей, отвечающих основным видам взаимодействия, как обменные частицы этих взаимодействий. Бозоны - «полевые» частицы, обеспечивающие взаимодействие фермионов, это «клей» для «кирпичей», из которых состоит вещество.

Дата добавления: 2015-05-10