8.3. Полуфеноменологическая систематика частиц.
Предварительная систематика частиц проводится по нескольким признакам и носит так называемый полуфеноменологический характер, так как не принимает во внимание особенностей механизма фундаментальных взаимодействий и наличие структуры у частиц. В основе этой систематики лежат следующие положения:
Имеется царство частиц (рис. 9)
Оно содержит подцарства адронов и аденонов.
Адроны подразделяются на стабильные и резонансы.
Подключение статистики расщепляет адроны на мезоны (стабильные адроны - бозоны), барионы (стабильные адроны - фермионы), мезонные резонансы (резонансы – бозоны) и барионные резонансы (резонансы - фермионы).
Фермионы, не участвующие в сильном взаимодействии, составляют класс лептонов.
Бозоны, не участвующие в сильном взаимодействии и имеющие нулевую массу, являются квантами в классических полях.
Каждому виду отвечает свой антивид – античастица.
Частицы
Кванты
классических Лептоны
Адроны
Полей
Аденоны
Ф
отоны
g
Гравитоны Стабильные
Резонансы
адроны
Мезоны Барионы Мезонные Барионные
резонансы резонансы
Рис. 9
8.4. Законы сохранения в физике.
Законы сохранения устанавливают равенства между определенными комбинациями величин, характеризующих начальное и конечное состояния. При этом для выполнимости закона детали поведения системы в промежуточные моменты времени совершенно несущественны.
Согласно теореме Э.Нётер (1918) законы сохранения связаны с принципами инвариантности. В последних находят свое выражение геометрические симметрии (свойства пространства - времени) или внутренние симметрии (общие свойства взаимодействия). Поэтому законы сохранения имеют как практическое, так и мировоззренческое значение.
Рассмотрим вначале законы сохранения в классической физике.
1. Законы сохранения непосредственно вытекают из динамических уравнений, определяющих эволюцию системы, играют подчиненную роль и служат для упрощения динамических уравнений.
2. Законы сохранения выступают, как правило, в качестве “законов разрешения”, определяя, что в принципе может происходить с системой.
3. Число законов сохранения в классической физике строго ограничено (например, в механике – энергии, импульса, момента импульса). Они связаны со свойствами симметрии только пространства – времени.
4. В классической физике оперируют точными свойствами симметрии пространства – времени и, как следствие, соответствующими им строгими законами сохранения.
В квантовой физике, особенно в физике высоких энергий, ситуация может быть существенно иной.
1. Исходные динамические уравнения зачастую неизвестны. Поэтому законы сохранения, которые формулируются вне связи с какими-либо динамическими уравнениями или моделями, являются по существу единственным источником информации о свойствах и поведении частиц.
2. Законы сохранения в квантовой механике играют как правило роль принципов запрета. Они определяют, что не может происходить с системой.
3. Арсенал законов сохранения в квантовой физике богаче, чем в классической.
4. В середине 50-х годов было установлено, что некоторые величины сохраняются не во всех взаимодействиях, а только во вполне определенных. Поэтому в микромире имеет место большое число приближенных по своей сути законов сохранения.