ОСНОВЫ ФИЗИКИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

План

1. Элементарные частицы. Основная систематика элементарных частиц.

2. Заряды и законы сохранения.

3. Античастицы.

4. Понятие о кварках.

1. Элементарными частицами (ЭЧ) называются микрочастицы, относительно которых в настоящее время нет доказательств, что они являются составными (например электрон, протон, нейтрон). Во всех наблюдавшихся до сих пор явлениях каждая такая частица ведет себя как единое целое. Они могут превращаться друг в друга, но не расщепляться на составляющие. Так в реакции распада свободного нейтрона n→p+e^-+ṽ нейтрон превращается в протон, электрон и антинейтрино, которые не входили в состав нейтрона и возникли в самом процессе. Распад на части не означает, что объект состоит из этих частей.

ЭЧ участвуют в различных взаимодействиях (см.табл., цифры из /4/)

Сильное взаимодействие обусловливает связь протонов в ядрах и, тем самым, обеспечивает прочность ядер.

Электромагнитное взаимодействие ответственно за само существование атомов и молекул за счет взаимодействия отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных ядер, вызывает разлет осколков при делении атомных ядер

Слабое ответственно за взаимодействие частиц, происходящее с участием нейтрино и антинейтрино, например β-распад.

Гравитационное присуще всем ЭЧ без исключения, но в силу малости масс ЭЧ в микромире несущественно.

Основная систематика элементарных частиц

Элементарные частицы (ЭЧ) можно разделить на фотоны, лептоны и адроны.

Фотоны (кванты электромагнитного поля) участвуют в электромагнитных взаимодействиях, но не обладают сильным и слабым взаимодействиями.

Лептоны (от греч. «Лептос» - легкий) – электроны, мюоны, таоны, нейтрино. Участвуют в слабом взаимодействии и электромагнитном для заряженных частиц (e, ϻ^-, ϻ⁺, τ^-, τ⁺).

Адроны (от греч. «адрос» -крупный, массивный) участвуют в сильных взаимодействиях, делятся на мезоны и барионы.

Мезоны (от греч. «мезос» - средний, промежуточный) занимают положение между электронами и нуклонами (по массе). Например,π-,K-мезоны. Обладают целочисленным спином (или равен нулю). Как и фотоны подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна и относятся к бозонам. Мезоны участвуют в сильном, слабом, и, если заряженные частицы, в электромагнитом взаимодействии.

Тяжелые частицыбарионы -это адроны с полуцелым спином, в свою очередь делятся на нуклоны и гипероны. За исключением протона все барионы нестабильны. Лептоны и барионы подчиняются статистике Ферми-Дирака и относятся к фермионам.

Гипероны (греч. сверх, свыше) – нестабильные ЭЧ (распадаются на нуклоны и легкие частицы) с массой больше нуклонной и большим (по ядерным масштабам) временем жизни(10^-10-10^-19с).(Например, Ω, Λ,Ξ-гипероны)