Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Классификация элементарных частиц. Характеристиками субатомных частиц являются масса, электрический заряд, спин, время жизни частицы, магнитный момент

Читайте также:
  1. I.2.2) Классификация юридических норм.
  2. II. Классификация документов
  3. II. Сущность и классификация источников и методов финансирования.
  4. II.3.2) Классификация законов.
  5. II.4. Классификация нефтей и газов по их химическим и физическим свойствам
  6. IV.2.1) Понятие и классификация исков частного права.
  7. RКлассификация ишемической болезни сердца.
  8. V 1: Определение и классификация
  9. VI. Предлоги, союзы, частицы, междометия
  10. VII.1.1) Классификация вещей.

Характеристиками субатомных частиц являются масса, электрический заряд, спин, время жизни частицы, магнитный момент, пространственная четность, лептонный заряд, барионный заряд и др.

Когда говорят о массе частицы, имеют в виду ее массу покоя, которая не зависит от состояния движения. Частица, имеющая нулевую массу покоя, движется со скоростью света (фотон). Электрон - самая легкая частица с нулевой массой покоя.

Вторая характеристика частицы - спин - собственный момент импульса частицы. Так, протон, нейтрон и электрон имеют спин Vi, а спин фотона равен 1. В зависимости от спина все частицы делятся на 2 группы:

§ бозоны (частицы с целыми спинами - 0, 1 и 2);

§ фермионы (частицы с полуцелыми спинами - ½ и 3/2).

Частицы характеризуются временем жизни. По этому признаку частицы делятся на:

• стабильные (электрон, протон, фотон, нейтрино);

• нестабильные - все остальные; время жизни колеблется от нескольких микросекунд до 15 мин (нейтрон за пределами ядра).

Свойства частиц определяются их способностью участвовать в сильном взаимодействии. Частицы, участвующие в сильном взаимодействии, называются адронами. Частицы, участвующие в слабом взаимодействии и не участвующие в сильном, называются лептонами. Кроме того, существуют частицы - переносчики взаимодействий.

Лептоны. Хотя лептоны могут иметь электрический заряд, а могут и не иметь, спин у всех у них равен ½. Среди лептонов наиболее известен электрон. Электрон - это первая их открытых элементарных частиц. Другой хорошо известный лептон — нейтрино. Нейтрино являются наиболее распространенными частицами во вселенной. Вселенную можно представить безбрежным нейтринным морем, в котором изредка встречаются острова в виде атомов.

Но, несмотря на такую распространенность нейтрино, изучать их очень сложно. Нейтрино почти неуловимы. Не участвуя ни в сильном, ни в электромагнитных взаимодействиях, они проникают через вещество, как будто его вообще нет. Нейтрино - это некие «призраки» физического мира.

Достаточно широко распространены в природе мюоны, на долю которых приходится значительная часть космического излучения. Мюон - одна из первых известных нестабильных субатомных частиц, открытая в 1936 г. Во всех отношениях мюон напоминает электрон: имеет тот же заряд и спин, участвует в тех же взаимодействиях, но имеет большую массу и не стабилен, примерно за 2 миллионные доли секунды мюон распадается на электрон и 2 нейтрино.



В конце 70-х гг. был обнаружен третий заряженный лептон - «тау-лептон». Это очень тяжелая частица. Ее масса около 3500 масс электрона, но во всем остальном тау-лептон ведет себя подобно электрону и мюону.

В 60-е гг. было установлено, что существует несколько типов нейтрино: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино.

Т.о., общее число лептонов — 6, разумеется, у каждого лептона есть своя античастица. Т.е., общее число лептонов — 12. Нейтральные лептоны участвуют только в слабом взаимодействии, заряженные - в слабом и электромагнитных взаимодействиях.

Итак, лептоны:

электрон позитрон
мюон антимюон
тау-лептон анти-тау-лептон
электронное нейтрино позитронное нейтрино
мюонное нейтрино антимюонное нейтрино
тау-лептоное нейтрино анти-тау-лептоное нейтрино

 

Адроны. Если лептонов 12, то адронов сотни, и подавляющее число из них резонансны, т.е. крайне нестабильны. Тот факт, что адронов существует сотни, наводит на мысль, что адроны - не элементарные частицы, а построены из более мелких частиц. Все адроны встречаются в 2 разновидностях - электрически заряженные и нейтральные. Наиболее известны и широко распространены такие адроны, как нейтрон и протон. Остальные адроны короткоживущие и быстро распадаются. Это класс барионов (тяжелые частицы гипероны и барионные резонансы). Адроны участвуют в сильном, слабом и электромагнитном взаимодействиях.



Существование и свойства большинства известных адронов были установлены в ускорителях.

Адроны состоят из кварков.

Кварков всего 6:

 

 

Символ Название Заряд Масса
рус. англ.
Первое поколение
d нижний down 1/3 ~ 5 МэВ/c²
u верхний up +2/3 ~ 3 МэВ/c²
Второе поколение
s странный strange 1/3 95 ± 25 МэВ/c²
c очарованный charm (charmed) +2/3 1,8 ГэВ/c²
Третье поколение
b прелестный beauty (bottom) 1/3 4,5 ГэВ/c²
t истинный truth (top) +2/3 171 ГэВ/c²

 

Частицы переносчики взаимодействий. Это тип частиц, которые не являются строительным материалом материи, а непосредственно обеспечивают четыре фундаментальных взаимодействия, т.е. образуют своего рода «клей», не позволяющий миру распадаться на части. Переносчиком электромагнитного взаимодействия выступает фотон. Теория электромагнитного взаимодействия представлена квантовой электродинамикой. Переносчики сильного взаимодействия - глюоны. Глюоны - переносчики взаимодействия между кварками, связывающими их попарно или тройками. Переносчики слабого взаимодействия три частицы - W и Z —бозоны. Они были открыты лишь в 1983 г. Радиус слабого взаимодействия чрезвычайно мал, поэтому его переносчиками должны быть частицы с большими массами покоя. В соответствии с принципом неопределенности жизнь частиц с такой большой массой покоя должна быть чрезвычайно короткой - всего лишь около 10 -26 с.

Высказывается мнение, что возможно существование и переносчика гравитационного поля - гравитона. Подобно фотонам, гравитоны движутся со скоростью света; это частицы с нулевой массой покоя. Но этим сходство фотона и гравитона исчерпывается. В то время как фотон имеет спин 1, спин гравитона — 2. Это различие определяет направление силы: при электромагнитном взаимодействии одноименно заряженные частицы отталкиваются, а при гравитационном - все частицы притягиваются друг к другу. В принципе гравитоны можно зафиксировать в эксперименте. Но поскольку гравитационное взаимодействие очень слабое и в квантовых процессах почти не проявляется, то непосредственно зафиксировать гравитоны очень сложно и пока не удалось.


Дата добавления: 2014-12-03; просмотров: 25; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Фундаментальные взаимодействия | Теории элементарных частиц
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2019 год. (0.012 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты