Характеристики субатомных частиц

Сильное взаимодействие

К представлению о существовании сильного взаимодействия физика пришла в ходе изучения структуры атомного ядра. Какая-то сила должна удерживать положительно заряженные протоны в ядре, не позволяя им разлетаться под действием электростатического отталкивания. Гравитация слишком слаба и не может это обеспечить. Очевидно, что необходимо какое-то взаимодействие, причем, более сильное, чем электромагнитное. Впоследствии оно было обнаружено.

Особенности:

1. По своей величине сильное взаимодействие существенно превосходит все остальные фундаментальные взаимодействия.

2. Как и в случае слабого взаимо­действия, радиус действия новой силы оказался очень малым: сильное взаимодействие проявляется на расстоянии, определяемом размерами ядра, т.е. примерно 10^{-13 см.}

3. Сильное взаимодействие испытывают не все частицы. В сильном взаимодействии участвуют обычно толь­ко тяжелые частицы.

Оно ответственно за образование ядер и многие взаимодействия элементарных частиц.

4.6. Классификация элементарных частиц

Характеристиками субатомных частиц являются масса, электри­ческий заряд, спин, время жизни частицы и др.

Когда говорят о массе частицы, имеют в виду ее массу покоя, по­скольку она не зависит от состояния движения. Частица, имеющая нулевую массу покоя, движется со скоростью света (фотон). Нет двух частиц с одинаковыми массами. Электрон — самая легкая частица с ненулевой массой покоя. Протон и нейтрон тяжелее электрона почти в 2000 раз. А самая тяжелая Z-частица обладает массой в 200 000 раз боль­шей массы электрона.

Электрический заряд меняется в довольно узком диапазоне и всегда кратен фундаментальной единице заряда – заряду электрона (- 1). Некоторые частицы (фотон, нейтрино) вовсе не имеют заряда.

Спин – собственный момент импульса частицы. Частица со спином 0 при любом угле поворота выглядит одинакова. Частицы со спином 1 принимает тот же вид после полного оборота на 360⁰.

В зависимости от спина все частицы делятся на две группы:

бозоны — частицы с целыми спинами 0, 1, 2;

фермионы — частицы с полуцелыми спинами 1/2, 3/2.

Частицы характеризуются временем жизни. По этому признаку частицы делятся на стабильные и нестабильные. Стабильные частицы — это электрон, протон, фотон и нейтрино. Нейтрон стабилен,когда находится в ядре атома, но свободный нейтрон распадается примерно за 15 минут. Все остальные известные частицы нестабильны, время их жизни колеблется от нескольких микросекунд до 10^-24 с.

Физики выяснили, что прежде всего свойства частицы определяются ее способностью (или неспособностью) участвовать в сильном взаимодействии. Частицы, участвующие в сильном взаимодействии, образуют особый класс и называются адронами. Частицы, не участвующие в сильном взаимодействии называются лептонами. Кроме того, существуют частицы – переносчики взаимодействий.

Рассмотрим свойства этих основных типов частиц.

Дата добавления: 2015-06-28