Виды элементарных частиц.
Все частицы делятся на частицы вещества и частицы-переносчики фундаментальных взаимодействий.
Частицы вещества.
К адронам также относятся барионные и мезонные резонансы.
Резонансы – это короткоживущие частицы, представляющие собой возбужденные состояния адронов. Они распадаются за счет сильного взаимодействия на другие частицы и имеют очень малое время жизни (10-23 сек). Их не удается зафиксировать, зато удается зафиксировать продукты их распада и по ним судить о резонансах.
Исходными частицами, из которых построены все остальные частицы и все вещество во вселенной являются лептоны (и их античастицы) и кварки (и антикварки), из которых построены адроны.
Вещество вселенной состоит из 2-х лептонов: электрона и электронного нейтрино и 2-х адронов: протона и нейтрона, из которых состоят атомы. Все остальные частицы возникают лишь в ускорителях и в явлениях, порождаемых космическими лучами.
Частицы-переносчики фундаментальных взаимодействий.
Все указанные частицы экспериментально обнаружены, кроме гравитона, который пока еще является гипотетической частицей.
Частицы-переносчики слабого взаимодействия называются промежуточными векторными бозонами (W+,W-,Z0).
Характеристики элементарных частиц.
Одна из существенных характеристик элементарных частиц состоит в том, что они имеют крайне незначительные массы и размеры. Масса большинства из них составляет 1,6 х 10-24 гр., а размер порядка 10-16 см в диаметре.
Другая характеристика элементарных частиц – это способность рождаться и уничтожаться, то есть испускаться и поглощаться при взаимодействии с другими частицами. Например, при взаимодействии (аннигиляции) двух противоположных частиц электрона и позитрона выделяется два фотона (кванта энергии):
е- + е+ = 2γ
Следующей важной характеристикой является трансмутаия, то есть слияние частиц друг с другом при взаимодействии, причем с увеличением массы получившейся частицы. Новая масса частицы больше суммы двух соединившихся частиц, так как часть энергии, выделившейся при слиянии, переходит в массу.
А также элементарные частицы различаются по 1. Видам взаимодействия; 2. типам взаимодействия; 3. массе; 4. времени жизни; 5. спину; 6.электрическому или барионному заряду.
Элементарные частицы участвуют во всех видах фундаментального взаимодействия.
Фундаментальное взаимодействие.
Все разнообразие сил, действующих в природе, можно свести к 4 фундаментальным взаимодействиям: сильному, электромагнитному, слабому и гравитационному. Все взаимодействия между частицами вещества переносятся другими частицами – частицами-переносчиками взаимодействий, называемыми виртуальными, т.к. их нельзя зафиксировать при помощи детектора частиц. При некоторых условиях частицы-переносчики можно зарегистрировать в виде волн (например, электромагнитных волн для фотона).
Как это происходит. Действие поля одной частицы вещества на другую частицу происходит в результате поглощения второй частицей одного из квантов, испущенных первой частицей. Например, один из электронов испускает фотон (квант) и переходит при этом в новое энергетическое состояние. Этот фотон поглощается другим электроном, и состояние последнего тоже изменяется. Волнистая линия изображает электромагнитное поле, распространяющееся от одного электрона к другому.
