9. Типи фундаментальних взаємодій та класи елементарних часток.

Елементарними частками називають найменші відомі в даний час частинки матерії, цей термін досить умовний, чітких визначень немає. Характерною особливістю елементарних часток є їх можливість до взаємних перетворень.

Розрізняють 4-и типи взаємодій між елементарними частками: сильна, електромагнітна, слабка і гравітаційна. Їх прийнято характеризувати константою взаємодії – безрозмірний параметр. Відношення значень цих констант дає відносну інтенсивність цих взаємодій.

• Сильна взаємодія – зв’язок нуклонів у ядрі; її сonst=1; діє на відстані не більше r10^15 м.

• Електромагнітна взаємодія – між зарядженими частинками; сonst=1/13710^2; радіус дії не обмежений r=.

• Слабка взаємодія  відповідає за всі типи -розпаду. Взаємодію нейтрино з речовиною; сonst=10^14. Слабка взаємодія, як і сильна, є короткодіючею (r10^15 м).

• Гравітаційна взаємодія – універсальна взаємодія; сonst=10^38; радіус дії не обмежений (r=); у мікросвіті відіграє малу роль.

Елементарні частки підрозділяються на 4-и класи:

1). Фотон – електромагнітна взаємодія, сильної і слабкої взаємодії не має.

2). Лептони (легкі) – відносяться до часток, які не володіють сильною взаємодією: електрони (е^, е⁺), мюони (^, ⁺), електронні нейтріно ( ), мюонні нейтрино ( ). Мають спін s=1/2.

3). Мезони – сильно взаємодіючі частинки. До їх числа належать -мезони або піони (⁺, ^, ⁰), К-мезони ( ). Мають всі види взаємодії; спін мезонів s=0 (бозон).

4). Баріони – нуклони (n, p) і нестабільні частки з масою більше маси нуклонів, які отримали назву гіперонів (,  і т.д.); спін s=1/2 (ферміони). Вони не стабільні і при розпаді утворюється обов’язково баріон. Ця закономірність є проявом закона збереження баріонного заряду.

10. Нейтрино і його спостереження.

В 1932 р. В. Паули (1900 – 1958) при поясненні -розпаду ядер припустив, що разом з електроном випромінюється ще одна частинка, яку за пропозицією Е. Фермі (1901  1954) назвали нейтрино (“маленький нейтрино”) . Його введення було продиктовано законом збереження момента імпульса. До 1980 р. припускалося, що маса нейтрино дорівнює нулю, однак унікальні експериментальні дослідження, виконані в інституті теоретичної і експериментальної фізики АН СРСР, вказують на наявність маси спокою у нейтрино, яка ймовірно знаходиться в межах ві 15 до 44 еВ. ( тобто 0,00007m_e). Згідно теорії повздовжнього нейтрино, всі нейтрино в природі завжди поляризовані (тобто спін їх напрямлений паралельно або антипаралельно імпульсу ). Нейтрино має від’ємну (ліву) спіральність (визначене співвідношення між напрямком імпульса і спіна s частинки), а антинейтрино додатну праву спіральність: поступальний рух і обертальний, що відповідає s, утворюють лівий або правий гвинт. Як наслідок, спіральність це те, що відрізняє нейтрино від антинейтрино. Безпосереднє спостереження антинейтрино було здійснено в серії дослідів тільки в 1953 – 1956 рр. Коли проходила реакція:

, (5.28)

яка є, в принципі, оберненою до реакції (5.1).

В одних процесах нейтрино (антинейтрино) виникають разом з електроном (позитроном), в інших процесах – разом з мюоном (частинка, що не володіє сильною взаємодією і відноситься до класу лептонів, має спін ½, масу 106 МеВ, є ⁺ і ^). Другий процес має вигляд:

(5.29)

Експериментально доведено, що треба розрізняти електронні і мюонні нейтрино, відповідно, тепер розрізняють чотири типи різних нейтрино:

.