5.2. Систематика элементарных частиц

Бозоны и фермионы. Все частицы (включая и неэлементарные и так называемые квазичастицы) подразделяют на бозоны и фермионы. Бозоны – это частицы с нулевым или целочисленным спином (фотон, мезоны и др.). Фермионы – это частицы с полуцелым спином (электрон, мюон, таон, нейтрино, протон, нейтрон и др.).

Время жизни. Практически все элементарные частицы являются нестабильными, распадаясь на другие частицы. По времени жизни различают стабильные, квазистабильные и так называемые резонансы. Резонансами называют частицы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия с временем жизни  10^-23 с. Нестабильные частицы с временем жизни, превышающим 10^-20 с, распадаются за счет электромагнитного или слабого взаимодействия. По сравнению с характерным ядерным временем (10^-23 с) время 10^-20 с следует считать большим. По этой причине их и называют квазистабильными. Стабильными частицами () являются только фотон, электрон, протон и нейтрино.

Переносчики взаимодействия. Это особая группа элементарных частиц, в которую входят фотоны (переносчики электромагнитного взаимодействия), родственные им W- и Z-бозоны (переносчики слабого взаимодействия), так называемые глюоны (переносчики сильного взаимодействия) и гипотетические гравитоны.

Все остальные частицы подразделяют по характеру взаимодействий, в которых они участвуют на лептоны и адроны.

Лептоны. Это частицы, не участвующие в сильных взаимодействиях и имеющие спин ½. К ним относятся электроны, мюоны, таоны и соответствующие им нейтрино. Лептоны принимают участие в слабых взаимодействиях. За исключением нейтрино, лептоны участвуют и в электромагнитных взаимодействиях.

Все лептоны можно отнести к истинно элементарным частицам, поскольку у них, в отличие от адронов, не обнаружена внутренняя структура.

Адроны. Так называют элементарные частицы, участвующие в сильных взаимодействиях. Как правило, они участвуют и в электромагнитном, и в слабом взаимодействиях. Эти частицы образуют самую много численную группу частиц (свыше 400). Адроны подразделяют на мезоны и барионы.

Мезоны – это адроны с нулевым или целочисленным спином (т.е. бозоны). К ним относятся -, K- и -мезоны, а также множество мезонных резонансов, т.е. мезонов с временем жизни  10^-23 с.

Барионы – это адроны с полуцелым спином (т.е. фермионы) и массами, не меньшими массы протона. К ним относятся нуклоны (протоны и нейтроны), гипероны и множество барионных резонансов. За исключением протона, все барионы нестабильны. Нестабильные барионы с массами, большими массы протона , и большим временем жизни (сравнительно с ядерным временем  10^-23 с) называют гиперонами. Это гипероны , ,  и . Все гипероны имеют спин ½, за исключением , спин которого 3/2. За время   10^-10  10^-19 с они распадаются на нуклоны и легкие частицы (-мезоны, электроны, нейтрино, -кванты).

Таблица 9.2. Систематика элементарных частиц (см. также приложение 1).

Фотоны	Лептоны	Адроны
		Мезоны	Барионы
			Нуклоны	Гипероны
	e, , , 	, K,  и резонансы	p, n	, , ,  и резонансы