4. Характеристики элементарных частиц.

Каждой элементарной частице приписывается определенный набор дискретных значений физических величин (квантовых чисел). Общими характеристиками элементарных частиц являются масса , время жизни, спини заряд. В зависимости от времени жизни элементарные частицы делятся на стабильные, квазистабильные и нестабильные (резонансы). Стабильными являются(лет), протон (лет), фотон и нейтрино. К квазистабильным относятся частицы, распадающиеся за счет электромагнитного и слабого взаимодействия (с). Резонансами называются частицы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия (их время жизнис). Спин элементарной частицы бывает целым или полуцелым кратным. В этих единицах спин- и-мезонов равен 0, у протона, нейтрона и электрона, у фотонаи т.д. Электрический заряд элементарной частицы кратенКл, называемом элементарным зарядом. У известных элементарных частиц.

Помимо указанных величин элементарные частицы дополнительно характеризуются рядом квантовых чисел, которые называются внутренними.

5. Мюоны и их свойства.

Японский физик Юкава в 1935 году высказал предположение о существовании частиц с массой в раз превышающей массу электрона. В 1936 году Андерсен и Неддермейер при изучении жесткого компонента вторичного космического излучения обнаружили частицы массой, близкой к. Эти частицы назвали мюонами. Доказано, что жесткий компонент вторичного космического излучения состоит из мюонов, которые образуются вследствие распада более тяжелых заряженных частиц (- и-мезонов). Так как масса мюонов большая, то радиационные потери для них пренебрежимо малы, а поэтому жесткий компонент вторичного излучения обладает большой проникающей способностью. Существует положительный и отрицательный мюоны. Заряд мюонов равен, а масса равна, время жизнис. Измерения интенсивности жесткого компонента вторичного космического излучения показали, что на меньших частотах мюоны имеют меньшую интенсивность. Это говорит о том, что мюоны претерпевают самопроизвольный распад, являясь, таким образом, нестабильными частицами. Распад мюонов происходит по следующим схемам:

,

где и- мюонные нейтрино и антинейтрино,и- электронные нейтрино.

Из схем распада следует, что спин мюонов равен . Эксперименты показали, что мюоны слабо взаимодействуют с атомными ядрами и не обнаруживаются при ядерных взрывах и являются ядерно-неактивными частицами. В 1947 году была обнаружена частица, которая распадается на мюон и нейтрино – это-мезон.

6. Мезоны и их свойства.

Пауэлл в 1947 на фотоэмульсиях с космическими лучами обнаружил -мезоны (от греческого «средний»), или пионы. Существуют положительный () и отрицательный ()-мезоны (их заряд равен), а также нейтральный (). Массаиодинакова и равна, а массаравна. Все пионы нестабильны, их время жизниис. Распад заряженных пионов происходит по схемам:

Спин заряженных -мезонов равен 0. Нейтральный пион разлагается на два гамма-кванта:

Спин нейтрального пиона равен 0, так как спины каждого фотона, равные 1, компенсируют друг друга.

В 1949 году изучение реакций с участием частиц высоких энергий, полученных на ускорителях, привели к открытию -мезонов или каонов с нулевым спином и массой. В настоящее время известно 4 типа каонов:,,и. Время жизни-мезоновс. Распад заряженных-мезонов происходит по схемам:

, , ,

Нейтральные -мезоны распадаются по схеме для короткоживущих:

,

Элементарные частицы делятся на фотон и две группы:

1. фотоны – это частица-квант электромагнитного излучения

2. лептоны (легкий) – участвуют только в электромагнитных и слабых взаимодействиях. К ним относятся электронное и мюонное нейтрино, электрон, мюон, -лептон, а также соответствующие им античастицы.

3. адроны (крупный, сильный) – обладают сильным взаимодействием, наряду со слабым и электромагнитным. К ним относятся протон, нейтрон, каон, пион.

Для всех типов взаимодействий элементарных частиц выполняются законы сохранения энергии и импульса, момента импульса и электрического заряда.

Характерным признаком сильных взаимодействий является зарядовая независимость. Зарядовая независимость в сильных взаимодействиях позволяет близкие по массе частицы рассматривать как различные зарядовые состояния одной и той же частицы. Так нуклон образует дуплет (нейтрон, протон), -мезон – триплет (,,) и т.д. Их называют изотопическими мультиплетами.