Классификация элементарных частиц

Элементарные частицы объединяются в три группы: фотоны, лептоны и адроны. Отнесенные к каждой из этих групп частицы обладают общими свойствами и характеристиками, которые отличают их от частиц другой группы. Характеристики античастиц не приводятся, поскольку модули зарядов и странности, массы, спины, изотопические спины и время жизни частиц и их античастиц одинаковы, они различаются лишь знаками зарядов и странности, а так же знаками других величин, характеризующих их электрические (следовательно, и магнитные) свойства. В таблице нет также античастиц фотона и - и - мезонов, так как антифотон и антипиноль – и антиэта-ноль-мезоны тождественны с фотоном и - и - мезонами.

Три группы элементарных частиц

Группы частиц

Название частицы

символ

Заряд, ед.e

Масса,

Спин,

Изоспин, I

Лептонное число, L

Барионное число

частицы

Анти частицы

фотоны

фотон

-

лептоны

Электрон

-

+1

Электронное нейтрино

-

+1

Мюон

206,8

-

+1

Мюонное нейтрино

-

+1

Тау-лептон

-

+1

Таонное нейтрино

-

+1

адроны

Мезоны

Пи-мезоны

264,1

273,1

КА-мезоны

966,2

Эта-мезон

-

барионы

протон

p

1836,

+1

Нейтрон

n

1838,7

+1

Гипероны:

лямбда

+1

сигма

+1

+1

+1

кси

+1

+1

0(?)

+1

Кварки

Кварки - фундаментальные гипотетические частицы, из которых, по современным представлениям, состоят все известные адроны.

Спин кварков равен ( в единицах ), поскольку только из ферминов можно «сконструировать» как фермионы (нечетное число ферминов), так и бозоны (четное число фермионов).

Кваркам приписываются дробные электрические и барионные заряды. Самое удивительное (почти невероятное) свойство кварков связано с их электрическим зарядом, поскольку еще ни кому не удалось найти частицы с дробным значением элементарного электрического заряда.

Характеристики кварков

Кварк	Символ кварка	Электрический заряд	Барионное число B	Спин	Странность S
Верхний (up)	u ( )	+ (- )	+ (- )
Нижний (down)	d ( )	- (+ )	+ (- )
Очаровательный(charm)	c ( )	+ (- )	+ (- )		-1 (+1)
Странный (strange)	s ( )	- (+ )	+ (- )		-1 (+1)
Истинный (truth)	t ( )	+ (- )	+ (- )
Прелестный (beauty)	b ( )	- (+ )	- (+ )

Построение некоторых мезонов и барионов из кварков

Мезоны	Барионы
Каждый мезон состоит из одного кварка и одного антикварка	Каждый барион состоит из трех кварков (антикварков)
Частица	Состав	Частица	Состав

Квантовые числа для протона и нейтрона

Характеристика	Протон	Нейтрон
Комбинация кварков
Электрический заряд
Барионное число B
Изотопический спин I

Контрольные вопросы

1.Какова природа первичного и вторичного космического излучений? Назовите их свойства.

2.Приведите схемы распада мюонов.

3. Приведите схемы распада пи-мезонов.

4.Какие фундаментальные типы взаимодействий осуществляются в природе и как их можно охарактеризовать? Какой из них является универсальным?

5. Какие законы сохранения выполняются для всех типов взаимодействий элементарных частиц?

6. Какие характеристики являются для частиц и античастиц одинаковыми? Какие – разными?

7. Что такое странность и четность элементарных частиц? Для чего они вводятся?

8.Каким элементарным частицам и почему приписывается лептонное число? Барионное число? В чем заключаются законы их сохранения?

9. Зачем нужна гипотеза о существовании кварков? Что объясняется с ее помощью?

10. Какие имеются группы элементарных частиц? Каковы критерии отнесения частиц к этим группам?