Вопросы для самоконтроля

1. На какие две группы делятся все элементарные частицы, в зависимости от типа взаимодействия?

2. Чем отличаются адроны от лептонов?

3. Какие частицы среди адронов наиболее известны и широко распространены?

4. Начиная, с каких годов, физики начали классифицировать элементарные частицы?

5. В каком году, Мари Гелл-Манн и Джордж Цвейг создали теорию кварков?

6. Какие частицы образуются, когда кварки соединяются тройками?

7. Какие частицы образуются, когда кварки соединяются парами?

8. Как иначе называют типы кварков?

9. Какие типы кварков, т.е. «ароматы» установила наука?

10. Из каких видов кварков состоит протон?

11. Из каких видов кварков состоит нейтрон?

12. Какие дробные заряды («цвета: красный, зеленый и синий») несут кварки?

13. Чему равен суммарный заряд кварков в частицах?

14. Почему кварки относятся к фермионам?

15. Какой вид имеет закономерность возрастания массы кварков?

16. Какое взаимодействие меняет «аромат» кварков?

17. По какой схеме распадается нейтрон?

18. По какой схеме распадается протон?

19. Почему группу частиц назвали «странными» частицами?

20. В каком году, экспериментально подтвердили теорию кварков?

21. В каком году, получили экспериментальный факт, подтверждающий существование четвёртого кварка – «очарованного» кварка?

22. В каком году, получили экспериментальный факт, подтверждающий существование пятого кварка – «красивого» кварка?

23. Какая аналогия существует между лептонами и кварками?

7.4. Классификация элементарных частиц.

В основе классификации ЭЧ лежат их различия по массам покоя: лептоны (легкие частицы), мезоны (промежуточные частицы) и барионы (тяжелые частицы), которые подразделяются на нуклоны и гипероны. По наличию у ЭЧ электрического заряда, различают положительные, отрицательные и нейтральные частицы. Теоретически предсказанные частицы - это кварки, которые обладают дробными электрическими зарядами. По значениям спина ЭЧ подразделяются на частицы с полуцелым, целым и нулевым спином в единице ћ. Частицы с полуцелыми спинами называют фермионами, а частицы с целыми спинами – бозонами. Все вещества состоят из фермионов, а переносчиками физических полей являются бозоны.

По временам жизни элементарные частицы подразделяются на стабильные, квазистабильные и нестабильные (резонансные) частицы. Стабильными частицами являются: протон (τ>10³¹ лет), электрон (τ>5ּ10²¹ лет), фотон и нейтрино. К квазистабильным частицам относятся частицы, распадающиеся за счет электромагнитного и слабого воздействий. Время их жизни τ>10^-20с. Резонансами называют элементарные частицы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия. Время их жизни от 10^-20с до 10^-24с.

Элементарные частицы дополнительно характеризируются рядом квантовых чисел: лептонный заряд (L), барионный заряд (B), странность (s), очарованность (c), красота (b) и изотопический спин (I).

Таким образом, на основании вышеизложенных фактов, произведена классификация элементарных частиц в следующем виде (см. табл.):

Наименование частиц	Обоз- начение	Элек- трич. заряд	Масса МэВ	Время жизни, сек.	Спин, в ед. ћ	Схема распада
Фотон	γ	0	0	Стабилен	1
Лептоны
Нейтрино Электрон Позитрон Мюоны	νе, νμ е- е+ μ-, μ+	0 -1 +1 -1, +1	0 0,511 0,511 106	Стабилен Стабилен Стабилен 2,2ּ10-6	1/2 1/2 1/2 1/2	μ-→е-+νμ+
Мезоны
Пионы	π - π+ π0	-1 +1 0	140 140 135	2,6ּ10-8 2,6ּ10-8 0,8ּ10-16	0 0 0	π - π+→μ++νμ π0→2γ
Каоны	К-, К+ К0 η0	-1, +1 0 0	494 498 549	1,2ּ10-8 0,86ּ10-10 5,38ּ10-8	0 0 0	К+→μ++νμ К0→3π η0→3
Барионы
Нуклоны	р n	+1 0	938 940	Стабилен 800	1/2 1/2	р→n+е++ n→р+е-+
Гипероны	……..	0 0 ….. -1	1116 1192 ……. 1672	2,5ּ10-10 <10-14 ……… 1,3ּ10-10	1/2 1/2 …….. 3/2	→р+ π - → + γ ………. → + К-

Для всех элементарных частиц, с ненулевыми значениями, хотя бы у одного из квантовых чисел Q, L, B, s, c, b и I, существуют античастицы с теми же значениями массы, времени жизни, спина, но с противоположными знаками, указанных квантовых чисел. Частицы, тождественные своим античастицам, называют истинно нейтральными. Примерами таких частиц являются фотон, нейтральный пион (π⁰), нейтральный каон (К⁰) и другие частицы.