Вопрос 7. Какие классы элементарных частиц нам известны? Что лежит в основе классификации?

Ответ. Элементарные частицы – это мельчайшие, известные частицы материи. Характерной особенностью элементарных частиц выступает их способность к взаимным превращениям. Это не позволяет рассматривать элементарные частицы как простейшие, неизменные кирпичики мироздания. Число известных элементарных частиц превышает 350 . Каждая элементарная частица (за исключением, абсолютно нейтральных частиц) имеет свою античастицу.

К стабильным элементарным частицам относятся фотон, электронное и мюонное нейтрино, электрон, протон и их античастицы. Все остальные элементарные частицы нестабильны и самопроизвольно распадаются за очень короткое время. Однако нельзя считать, что нестабильные элементарные частицы состоят из стабильных, так как одна и та же частица может распадаться несколькими способами на различные элементарные частицы.

Классификация элементарных частиц производится по типам фундаментальных взаимодействий, в которых они участвуют. Отдельную группу составляет фотон, так как он не имеет массу покоя. Частицы, не участвующие, в сильном взаимодействии и обладающие сохраняющейся внутренней характеристикой – лептонным зарядом, называются лептонами. Элементарные частицы, участвующие во всех фундаментальных взаимодействиях, включая сильное, называются адронами.

Адроны делятся на барионы и мезоны. По современным представлениям, адроны имеют сложную внутреннюю структуру: барионы состоят из 3 кварков, мезоны - из кварка и антикварка . Кварки – это гипотетические частицы, имеющие дробный элементарный электрический заряд.

При столкновении элементарных частиц происходят всевозможные превращения их друг в друга. Последовательная теория элементарных частиц, которая предсказывала бы возможные значения их масс и внутренние характеристики, пока ещё не создана.

Вопрос 8. Как рассматриваются взаимодействия частиц в современной квантовой теории поля?

Ответ. Взаимодействие элементарных частиц – это взаимные влияния элементарных частиц, определяющие силу связи между ними, изменение их состояний и взаимопревращений. Различают четыре фундаментальных вида взаимодействий элементарных частиц: сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное взаимодействия.

Сильное взаимодействие – один из видов взаимодействия элементарных частиц, характеризующийся наибольшей интенсивностью и присущий всем адронам. Сильным взаимодействием обусловлены ядерные силы; процессы взаимодействия барионов и мезонов; процессы, связанные с образованием резонансов.

Электромагнитное взаимодействие – это один из видов взаимодействия элементарных частиц, обусловленный наличием у них электрических зарядов и магнитных моментов, осуществляемый посредством электромагнитного поля.

Электромагнитное взаимодействие играет фундаментальную роль в явлениях макромира. Оно обусловливает строение вещества, его агрегатное состояние, электрические и механические свойства. Электромагнитное взаимодействие осуществляется с помощью электромагнитных сил, действующих между атомными ядрами и электронами атомов.

Слабое взаимодействие – один из видов взаимодействий элементарных частиц, характеризующийся минимальной (не считая гравитационного взаимодействия) интенсивностью и присущий всем элементарным частицам, кроме фотона. Слабое взаимодействие ответственно за бета – распад, электронный захват, за многие распады элементарных частиц, а также за все процессы взаимодействия нейтрино с веществом.

Гравитационное взаимодействие – один из видов взаимодействия элементарных частиц, обусловленный их взаимным притяжением и осуществляемый посредством гравитационного поля. Является наиболее слабым среди других видов взаимодействия и отличается универсальностью.