Класифікація елементарних частинок

Елементарні частинки за масою поділяють на чотири класи: фо­тони, лептони, мезони, баріони (таблиця 3.1). Наведемо їх короткі характеристики.

1. Фотони. Частинки цього класу є квантами електромагнітного поля. При поширенні проявляють хвильові властивості, а при взаємодії з речовиною – корпускулярні. Маса спокою фотона дорів­нює нулю, спін – одиниці. Фотони підлягають статистиці Бозе-Ейнштейна (бозони). Це істинно нейтральні частинки, оскільки збі­гаються зі своїми античастинками. Фотон достатньої енергії при взаємодії з важким ядром атома може перетворюватися в пару части­нок електрон-позитрон; можливий і зворотний процес перетворення.

2. Лептони. Легкі частинки, до яких входять електрони, позитрони, мюони, нейтрино і антинейтрино електронного та мюонного походження. Лептони утворюються завжди парами, наприклад, пара електрон і позитрон утворюється при анігіляції гамма-фотона; при розпаді - мезона одержимо пару - мезон і - мезонне нейтрино. Перетворення частинок підлягає закону збереження лептонного заряду.

Лептонам притаманний напівцілий спін s = 1/2, тому на них поширюється принцип Паулі; вони підлягають квантовій статистиці Фермі - Дірака (ферміони). Усі лептони беруть участь у слабких взаємодіях, а заряджені лептони і в електромагнітних взаємодіях.

3. Мезони – нестабільні елементарні частинки з масою, більшою від маси електрона і меншою від маси протона. Бувають мезони нейтральні і ті, які мають заряд. Частинки цього класу p - мезони і К- мезони є квантами поля ядерних сил. Вони забезпечують сильну взаємодію між нуклонами в атомних ядрах. Мезони не мають спіну, для них s = 0, тому вони не підлягають принципу Паулі: в будь-якому стані може перебувати довільне число мезонів. Мезони підлягають квантовій статистиці Бозе - Ейнштейна (бозони).

4. Баріони. До цього класу частинок входять нуклони і група ма­сивніших частинок – гіперони. Усі баріони проявляють сильні взаємодії і відповідно активно взаємодіють з атомними ядрами. За винятком протона, усі баріони нестабільні. При розпаді баріону, крім інших частинок, обов'язково утворюється новий баріон. Остання особливість розпаду є наслідком закону збереження баріонного заряду.

Спін усіх баріонів напівцілий (s = 1/2), тому вони підлягають принципу Паулі й квантовій статистиці Фермі - Дірака (ферміони).

Серед сильновзаємодіючих частинок виявлено велике число короткоживучих частинок, так званих резонансів. Час життя їх стано­вить с; деякі з них є бозонами і повинні бути віднесені до класу мезонів, інші резонанси є ферміонами і повинні бути віднесені до класу гіперонів.

Відомо, що спроби класифікувати елементарні частинки привели до визнання кваркової моделі адронів.

Дата добавления: 2017-02-01