Электрически заряженные частицы участвуют в электромагнитном взаимодействии!

СЕМЕЙСТВА ЧАСТИЦ: ФОТОН, ЛЕПТОНЫ, АДРОНЫ

Бозоны.

Фундаментальными бозонами являются:

- фотоны (масса покоя m_o = 0, спин = 1, стабильны), переносчики электромагнитного взаимодействия, кванты электромагнитного поля, для статического электрического поля фотоны - виртуальны, для поля излучения реальны;

- гравитон ы (масса покоя m_o = 0, спин = 2, стабильны), переносчики гравитационного взаимодействия, кванты гравитационного поля;

- глюоны (масса покоя m_о = 0, спин = 1), переносчики сильного взаимодействия между кварками; различают восемь типов глюонов, различающихся цветовым зарядом; в свободном состоянии пока не обнаружены;

- промежуточные векторные бозоны трёх типов: W⁺, W^-, Z⁰ (масса покоя m_o = 160000; 160000; 180000 масс электрона, соответственно, спин = 1), переносчики слабого взаимодействия.

Фотоны - наиболее распространенные в природе микрообъекты, известные с давних пор; в 1983 г. на ускорителе были обнаружены предсказанные ранее реальные промежуточные векторные бозоны; в 1995г. в процессе аннигиляции высокоэнергетической пары электрон – позитрон в трёхструйном процессе образования трёх пар кварков был косвенно обнаружен глюон; гравитоны пока – считаются гипотетическими частицами, хотя Дж.Вебером также косвенно доказано существование гравитационных волн по синхронному «дрожанию» массивных алюминиевых болванок, установленных на большом расстоянии друг от друга и детектирующих волны, приходящие из центра нашей Галактики.

По участию в фундаментальных взаимодействиях (сильном и слабом) частицы подразделяют на три семейства:

- не участвующие в сильном и слабом взаимодействии, это всего одна частица - фотон (g или j) – квант электромагнитного излучения, масса покоя – нулевая, движение только со скоростью света;

- участвующие в слабом взаимодействии, но не участвующие в сильном: лептоны;

- участвующие и в слабом и в сильном взаимодействиях - многочисленное семейство адронов и их составных частей – кварков.

ДЕЛЕНИЕ ЧАСТИЦ ПО ЗАРЯДОВЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ (КВАНТОВЫМ ЧИСЛАМ)

Обширный спектр различных характеристик (квантовых чисел) элементарных частиц относят к зарядовым.

По электрическому заряду (g) частицы делятся на:

- электрически нейтральные (g =0) – нейтрон нейтрино, π⁰ – мезон,...

- электрически заряженнные (g ≠ 0) – электрон (g = -1), протон (g = +1), кварки (g = ±1/3, ±2/3), π⁺, π ^- - мезоны,. (g = ±1),...

В комплекных частицах, в целом электрически нейтральных, но имеющих в своём составе электрически заряженные компоненты, электромагнитное взаимодействие проявляется как между последними, так и между этими компонентами и внешними электрическими зарядами.

По барионному заряду (B) частицы делятся на частицы:

- с нулевым барионным зарядом (В = 0) – лептоны, мезоны,...

- с барионным зарядом (В ≠ 0) – протон, нейтрон (В = +1), антипротон, антинейтрон (В = -1), кварки (В = 1/3), …

По лептонному заряду (L):

- с нулевым лептонным зарядом (L = 0) - все частицы кроме лептонов.

Для лептонов различают заряды:

- лептонный электронный (L_е = ±1) – электрон, электронное нейтрино, (L_е = +1); позитрон, электронное антинейтрино (L_е = -1),

- лептонный мюонный (L_m = ±1) – мюон, мюонное нейтрино (L _μ = +1), антимюон, мюонное антинейтрино (L _μ = -1),

- лептонный таонный (L_τ = ±1) - таон и т.п

Для класса партонов (от английского part – часть)- кварков, глюонов выделяют цветовой заряд. Условно цвета кварков называют:

- красный, синий, зеленый;

цвета антикварков:

- антикрасный, антисиний, антизеленый;

цвета глюонов:

- красный – антисиний, синий - антизеленый и т.д.

Фермионы, обладающие цветовым, а составные частицы барионным зарядами, участвуют в сильном взаимодействии!

Выделяют и другие квантово-механические зарядовые характеристики (например, гравитационный заряд, слабый заряд, четность и др.). Для класса адронов в качестве заряда фигурирует странность (S), этот заряд может принимать значения ±1; ±2; ±3, очаровани е (С) (±1, ±2, ±3), красота (прелесть) – (b) и т.п.

Все фермионы обладают слабым зарядом, являющимся причиной слабого взаимодействия!

В мире элементарных частиц, обладающих определённым набором зарядовых характеристик (g, L, B, S, C, b, цвет) различают пары частица - античастица, отличающихся тем, что все зарядовые характеристики имеют противоположный знак или противоположное значение. Если какой-либо заряд частицы равен 0, то и античастица будет иметь соответствующий нулевой заряд. Все остальные характеристики и свойства (масса покоя, спин, участие во взаимодействиях и др.), кроме зарядовых у частиц и античастиц идентичны. Рассмотрим примеры:

1) электрон (е^-) – позитрон (е⁺)

Электрон: g = -1, L_е = +1, В = 0

Позитрон: g = +1, L_е = -1, В = 0

Обе частицы участвуют во всех взаимодействиях, кроме сильного, имеют одинаковую массу покоя (0,511 МэВ), спин (½), стабильны.

2) протон (р) - антипротон ()

Протон: g = +1, В=1,

Антипротон: g = -1, В= -1,

Обе частицы участвуют во всех взаимодействиях, имеют одинаковую массу покоя (938,3 МэВ), спин (½), для обеих частиц S= 0, C = 0, b = 0

Истинно нейтральные частицы (фотон, π⁰ – мезон), у которых все заряды нулевые, совпадают со своими античастицами.

Дата добавления: 2015-05-10