Античастицы
Рассмотрим некоторый специальный процесс, который можно выразить следующим уравнением:
В начальном состоянии имеется лишь область пустого пространства. У такой "системы" все заряды в точности равны нулю. В конечном состоянии внутри системы появились две частицы, у которых все заряды имеют одинаковую величину, но противоположные знаки. Несмотря на наличие этих частиц, вся система в целом по-прежнему характеризуется нулевыми значениями всех зарядов. Такой процесс мог бы протекать реально, поскольку ни один закон сохранения в данном случае не будет нарушен.
Опыт показывает, что подобные процессы действительно реализуются, если в соответствующей малой области пространства удается локализовать необходимое количество энергии (Е= 2m0c2). Они называютсяпроцессами рождения пар. Источником энергии обычно является высокоэнергетический квант электромагнитногогамма-излучения.
Частицы, входящие в такую пару, в определенном смысле обладают противоположными характеристиками и поэтому называются античастицамидруг друга. Любая ЭЧ имеет подобного двойника:
"электрон (Q= –1,B= 0,L= +1) — позитрон (Q= +1,B= 0,L= –1)",
"протон (Q= +1,B= +1,L= 0) — антипротон (Q= –1,B= –1,L= 0)",
"нейтрон (Q= 0,B= +1,L= 0) — антинейтрон (Q= 0,B= –1,L= 0)".
Поэтому полный набор ЭЧ в кварк-лептонной модели должен включать 24 объекта: "6 лептонов + 6 антилептонов" и "6 кварков + 6 антикварков". Из античастиц можно построить антивещество. Например, при объединении антипротона и позитрона образуетсяантиатоматома водорода, обладающий совершенно аналогичными свойствами.
Такие структуры, однако, могут существовать только в изолированном виде, так как при контакте с обычным веществом протекают реакции, обратные процессам рождения пар — процессы аннигиляции, в ходе которых две античастицы взаимно уничтожаются, давая в результате квант электромагнитной энергии.
Особое место в мире ЭЧ занимают короткоживущие пары "кварк-антикварк", заряды которых равны нулю. Они называются мезонами.