Классификация элементарных частиц
Основа классификации элементарных частиц:
- масса;
- время жизни;
- заряд;
- спин - собственный момент количества движения микрочастицы;
- квантовые числа - выражают состояние элементарных частиц. По массе частицы объединены в группы-
- легкие - лептоны - электрон и нейтрино;
- средние - мезоны;
- тяжелые - барионы - протон, нейтрон, гиперон.
Средние и тяжелые частицы получили название адронов. Сейчас лишь лептоны считаются истинно элементарными частицами, так как пока нет ни теоретических, ни экспериментальных данных, которые бы свидетельствовали о наличии у них какой-либо тонкой структуры.
В отдельную группу выделяют фотоны - частицы света с массой покоя, равной нулю.
По времени жизни выделяются частицы:
- стабильные - фотон, 2 разновидности нейтрино, электрон и протон;
- нестабильные - все остальные.
Среди микрочастиц специально выделяют те, которые имеют время жизни, значительно меньшее 10-22 с. Их называют резонансами.
Электрический заряд частиц может быть:
- положительным;
- отрицательным;
- нулевым.
Эксперименты по глубокому с большой отдачей импульса рассеянию электронов на протонах показали, что внутри протонов имеются области отрицательного заряда. Вскоре стало ясно, что это фундаментальные частицы (адроны), состоят из кварков. Расчеты показали, что кварки имеют дробный электрический заряд по отношению к заряду электрона. Раздел физики, изучающий кварки, получил название квантовой хромодинамики. На сегодняшний день известно 12 кварков - 6 кварков и 6 антикварков.
|
|
|
Они, как и лептоны, считаются истинно элементарными частицами. Физики считают, что из этих 2 видов частиц можно построить все остальные, т. е. можно считать их "первокирпичиками". Однако пока никто не сумел зафиксировать кварк в свободном состоянии. Все, что знает о них наука, - результат теоретических расчетов и косвенных измерений.
К настоящему времени на ускорителях высоких энергий получены позитроны (античастицы электронов) и антипротоны. При столкновении частица и античастица аннигилируют с выделением фотонов - без массовых частиц света (вещество переходит в излучение). В результате взаимодействия фотонов могут рождаться пары "частица - античастица". Почти все частицы, кроме фотона и 2 мезонов, имеют соответствующие им античастицы.
Исходя из значения спина все частицы делят:
- на фермионы, имеющие полуцелый спин;
- бозоны, имеющие целый спин.
К фермионам относится множество частиц, среди которых электроны, протоны, нейтроны. Элементарные бозоны являются переносчиками всех видов фундаментальных взаимодействий, каждому из которых соответствует свой вид бозона:
|
|
|
- гравитационному - гравитон;
- электромагнитному - фотон;
- ядерному - глюон;
- слабому - тяжелый бозон.
Фермионы и бозоны считаются истинно элементарными частицами, остальные - условно элементарными. Фермионы составляют вещество, бозоны переносят взаимодействие.
Различают частицы:
- реальные - можно непосредственно зафиксировать с помощью приборов;
- виртуальные (возможные), о существовании которых можно судить лишь опосредованно, по некоторым их проявлениям через какие-то вторичные эффекты.
Согласно квантовой теории поля, все взаимодействия осуществляются благодаря обмену виртуальными частицами. В уравнениях, описывающих взаимодействия, они есть, экспериментально же их наличие в этих взаимодействиях пока никто не зафиксировал.
Сейчас физики пытаются найти прачастицы (суперструны), порождающее огромное количество элементарных частиц. Открытие все большего количества элементарных частиц подтвердило взаимопревращение вещества и энергии; материя, которая прежде отождествлялась с веществом, все больше начала походить на материю как "потенцию" в представлениях Аристотеля, которая нуждается в форме, чтобы стать вещественной реальностью.
Исследования в этой области сталкиваются с неимоверными трудностями. Фактически поставлен предел экспериментальным возможностям нахождения еще более элементарных частиц, которые можно считать первокирпичиками. Поэтому в современной физике центр тяжести исследований со структуры материи переносится на исследование взаимосвязей и взаимодействий.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 238; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!