77. Элементарные частицы.
Изначально
к элементарным частицам относили протон,
нейтрон и электрон, позже – фотон. Когда
открыли распад нейтрона – к числу
элементарных частиц добавились мюоны
и пионы. Их масса составляла от 200 до 300
электронных масс. Несмотря на то, что
нейтрон распадается на проток, электрон
и нейтрино, внутри него этих частиц нет,
и он считается элементарной частицей.
Большинство элементарных частиц
нестабильны, и имеют периоды полураспада
порядка 10-6–10-16с.
В разработанной Дираком релятивистской
теории движения электрона в атоме
следовало, что у электрона может
существовать двойник с противоположным
зарядом. Эта частица, обнаруженная
космическом излучении, называется
позитроном. Впоследствии было доказано,
что у всех частиц существуют свои
античастицы, отличающиеся спином и (при
наличии) зарядом. Также существуют
истинно-нейтральные частицы, полностью
совпадающие со своими античастицами
(пи-нуль-мезон
и эта-нуль-мезон
).
Явление аннигиляции представляет собой
взаимное уничтожение двух античастиц
с выделением энергии, например
.
По закону сохранения энергии выделяемая
энергия пропорциональна сумме масс
проаннигилировавших частиц. В соответствии
с законами сохранения, частицы никогда
не возникают поодиночке. Частицы делятся
на группы, по возрастанию массы – фотон,
лептоны, мезоны, барионы.
Всего существует 4 вида фундаментальных (несводимых к другим) взаимодействия – гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное. Электромагнитное взаимодействие объясняется обменом виртуальными фотонами (Из неопределенности Гейзенберга следует, что за небольшое время электрон за счет своей внутренней энергии может выпустить квант, и возместить потерю энергии захватом такого же. Испущенный квант поглощается другим, таким образом обеспечивая взаимодействие.), сильное – обменом глюонами (спин 1, масса 0, переносят "цветовой" кварковый заряд), слабое – векторными бозонами. Гравитационное взаимодействие не объясняется, но кванты гравитационного поля теоретически должны иметь массу 0, спин 2 (???).