4. Элементарные частицы и их взаимодействие

Под элементарными частицами в физике понимают микрочастицы, внутреннюю структуру которых на современном уровне развития физики нельзя представить как совокупность (объединение) других более мелких частиц. Элементарные частицы способны распадаться (превращаться) на другие частицы, но это не разделение на составные части. Например, распад нейтрона на протон, электрон и нейтрино: не говорит о том, что нейтрон состоит из частиц распада.

В зависимости от участия в различных видах взаимодействия элементарные частицы, кроме фотона, делят на две группы: лептоны и адроны. К лептонам (легким) относят: электрон и позитрон ( ), мюоны (тяжелые электроны) , электронные нейтрино и антинейтрино ( ), мюонные нейтрино и антинейтрино ( ), таулептон ( ), таулептонное нейтрино ( ). Лептоны имеют проекцию спина (фермионы) и участвуют в слабом взаимодействии, а так же в электромагнитном и гравитационном взаимодействиях.

Адроны (крупные) в отличие от лептонов дополнительно участвуют еще и в сильном взаимодействии. Адроны делятся на мезоны; пионы ; каоны: , эта – мезоны и барионы, включающие нуклоны( ) и тяжелые нуклоны (гипероны). Спин мезонов равен нулю, а спин барионов равен . Мюоны состоят из кварка и антикварка, барионы состоят из трех кварков. Кваркам приписывают дробные квантовые числа, в частности, электрический заряд, равный , и спин . Между кварками существует сильное взаимодействие, путем обмена глюонами (Glue – клей). Изучение элементарных частиц продолжается и их классификация уточняется.

В таблице 1 приведены основные характеристики некоторых элементарных частиц.

Таблица 1.

Основные характеристики некоторых элементарных частиц

Группа		Название частицы	Символ		Заряд,ед. е	Масса покоя, ед. ме	Спин, ед.	Приблизи- тельное время жизни, с
			Частицы	Античастицы
Фотоны		Фотон	γ		0	0	1	Стабилен
Лептоны		Электрон Электронное нейтрино Мюон Мюонное нейтрино Тау-лептон Таонное нейтрино	е- νе μ- νμ τ- ντ	е+ νе μ+ ν̃μ τ+ ν̃	1 0 1 0 1 0	1 0 206,8 0 3487 0	½ ½ ½ ½ ½ 1/2	Стабилен Стабильно ≈ 10-6 Стабильно ≈ 10-12 ?
Адроны	Мезоны	Пионы Каоны Эта-мезон	π0 π+ К0 К+ η0	π- К̃0 К-	0 1 0 1 1	264,1 273,1 974,0 966,2 1074	0 0 0 0 0	≈ 10-16 ≈ 10-8 10-10-10-8 ≈ 10-8 ≈ 10-19
	Барионы	Протон Нейтрон Гипероны: лямбда сигма кси омега	p n Λ0 Σ0 Σ+ Σ- Ξ0 Ξ- Ω-	p̃ ñ Λ̃0 Σ̃0 Σ̃+ Σ̃- Ξ̃0 Ξ̃- Ω̃-	1 0 0 0 1 1 0 1 1	1836,2 1838,7 2183 2334 2328 2343 2573 2586 3276	½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ 3/2	Стабилен ≈ 103 ≈10-10 ≈10-20 ≈10-10 ≈10-10 ≈10-10 ≈10-10 ≈10-10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Конспект лекций Оптика и атомная физика представляет собой сжатое изложение основных понятий и законов геометрической, волновой, квантовой оптики, а также теории физики атома и элементарных частиц. На примере оптики мы убеждаемся, что новейшие открытия совершаются не только в таких областях науки, как физика высоких энергий и космология, где основные принципы еще не установлены и необходим выход за пределы уже известных представлений. Физический фундамент для создания волоконной оптики, применениия лазеров, открытия голографии и многих достижений оптики был заложен очень давно и, тем не менее, потребовались годы, чтобы настало время для реализации этих открытий.

Из раздела атомная физика выузнали, что мы живем в мире, населенном частицами. Рождающиеся при ядерных превращениях античастицы (даже устойчивые) встречаются с соответствующими частицами и совместно исчезают, порождая фотоны и π – мезоны. Изучая спектры далеких галактик, мы убеждаемся в том, что в их состав входят те же основные элементы, которые уже открыты на Земле.

Многообразие явлений микромира, совершенно непохожих на явления привычного нам макромира, подчиняется вполне определенным законам и, несмотря на свою непривычность, является блестящим подтверждением идеи о неисчерпаемости мира и его познаваемости.

ЛИТЕРАТУРА

1. Грабовский, Р.И. Курс физики [Текст] / Р.И. Грабовский. – С-Пб.: Лань, 2002.

2. Трофимова, Т.И. Курс физики [Текст] / Т.И. Трофимова.- М.: Высшая школа, 1998.

Содержание стр.

1. Введение 3

1. Геометрическая оптика 4

2. Волновая оптика 8

3. Квантовая физика 28

4. Физика атома 37

5. Элементы квантовой нерелятивистской механики 43

6.Физика атомного ядра и элементарных частиц 48

7. Заключение 56

8. Литература 56