5.8.3 Електромагнітна взаємодія

Вона в 100-1000 раз слабша від сильної, відбувається між зарядженими частинками.

- константа взаємодії.

Час взаємодії =10^-21 с. Радіус дії не обмежений: r.

5.8.4 Слабка взаємодія

Вона в 10¹⁴ раз слабша від сильної взаємодії. Цей вид взаємодії відповідає за всі види -розпаду ядра, за спонтанний розпад елементарних частинок, за всі процеси взаємодії нейтрино з речовиною.

Константа взаємодії:

,

f – електронно-нейтринний заряд.

Час взаємодії ~10^-14 с.

Слабка взаємодія носить обмінний характер і переноситься специфічним векторним мезонним полем. Цьому полю відповідають три сорти заряджених і нейтральних так званих проміжних векторних бозонів.

5.9 Елементарні частинки

В сучасній фізиці під елементарними частинками розуміють велику групу найдрібніших частинок матерії, які не являють собою (крім протона) атоми або ядра. Усього більше 350 частинок вважаються елементарними.

Першою відкритою елементарною частинкою (Дж.Томсон, 1897 р.) був електрон. Одними із останніх – проміжні векторні бозони (w⁺, w^-, z⁰), що відповідають за слабку взаємодію.

5.9.1 Особливості елементарних частинок

1. Частина з них є стійкими і не зазнає довільного розпаду, інші частинки - нестабільні і через деякий час розпадаються. Будь-яка елементарна частинка має свою внутрішню структуру, яка на даний час не вивчена.

2. Елементарні частинки характеризуються масою, часом життя, енергією, моментом імпульсу, деякі з них мають елементарний електричний заряд, магнітний момент.

3. Для всіх перетворень виконуються закони збереження;

• маси і енергії;

• імпульсу;

• моменту імпульсу;

• електричного заряду та ін..

4. Елементарні частинки існують у двох видах: частинки та античастинки (заряд, антизаряд). Для нейтральних частинок – це протилежно направлені механічний і магнітний моменти. Для античастинок характерне явище анігіляції: при взаємодії відбувається перетворення їх в інші частинки або кванти поля з виділенням енергії.

Анігіляція – це буквально “перетворення в ніщо”, або знищення. Приклад анігіляції – перетворення електрона і позитрона в фотони.

5.9.2 Класи елементарних частинок

1. Фотони () – це кванти електромагнітного поля. Має хвильові властивості, а при взаємодії з речовиною і корпускулярні. Маса спокою дорівнює нулю. Спін s=1. Є електрично нейтральними. Не мають сильної і слабкої взаємодії.

2. Лептони. До них відносяться нейтрино і антинейтрино, електрони, позитрони, мюони.

Ці частинки мають спін ½, отже вони є ферміонами. Наявний для цих частинок є, так званий, лептонний заряд (L), що дорівнює 1. Закон збереження лептонного заряду: алгебраічна сума лептонних зарядів частинок до перетворення рівна алгебраічній сумі лептонних зарядів частинок, що виникли в результаті перетворень.

3. Мезони – це сильно взаємодіючі нестабільні частинки. -мезони, як відмічалось, відповідають за сильну взаємодію між протонами і нейтронами в атомних ядрах. Спін дорівнює нулю, а отже це є бозони. Час життя 10^-8-10^-10 с. Вони не мають ні лептонного ні баріонного заряду. K-мезони мають масу ~970m_e, а -мезони - 1074m_e.

4. Баріони – це нуклони (протони й нейтрони), а також гіперони, - нестабільні частинки з масою, більшою ніж маса нуклонів.

Їх спін дорівнює ½: це - ферміони.

При розпаді баріона поряд з іншими частинками обов’язково утворюється баріон (закон збереження баріонного заряду).

Мезони і баріони часто об’єднуються в один клас – сильно взаємодіючих частинок, які було названо адронами.