Время жизни промежуточного бозона τ = 3 105 с. Зафиксировать его рождение можно лишь по факту его распада. В большинстве случаев бозоны распадаются на пары кварк-антикварк q q ,
разлетающиеся в противоположные стороны:
W + → e+ + νe , W − → e− + νe , Z → e+ + e− .
7.14. Стандартная модель
Стандартная модель включает: двенадцать ароматов фермионов и соответствующие им античастицы; калибровочные бозоны (фотон, глюоны, W- и Z-бозоны), которые переносят взаимодействия между частицами, и не обнаруженный на данный момент бозон Хиггса, отвечающий за наличие массы у частиц. Однако стандартная модель в значительной степени рассматривается скорее как теория временная, а не действительно фундаментальная, поскольку она не включает гравитацию и содержит несколько десятков свободных параметров (массы частиц и т.д.), значения которых не вытекают непосредственно из теории. Возможно, существуют элементарные частицы, которые не описываются стандартной моделью, такие как гравитон (частица, переносящая гравитационные силы) или суперсимметричные партнеры обычных частиц.
Фермионы разделяются на три семейства (поколения) по четыре частицы в каждом (табл. 21). Шесть из них – кварки. Другие шесть – лептоны, три из которых являются нейтрино, а оставшиеся три несут единичный отрицательный заряд: электрон, мюон и τ -лептон.
|
|
Таблица 21 |
Семейства (поколения) фермионов |
||
|
|
|
Первое поколение |
Второе поколение |
Третье поколение |
Электрон: е- |
Мюон: μ-- |
τ-лептон: τ-- |
Электронное нейтрино: νе |
мюонное нейтрино: νμ |
τ-нейтрино: ντ |
|
|
|
u-кварк («верхний»): u |
с-кварк |
t-кварк («истинный»): t |
|
(«очарованный»): с |
|
|
|
|
d-кварк («нижний»): d |
s-кварк («странный»): s |
b-кварк («прелестный»):b |
130
Также существуют двенадцать фермионных античастиц, соответствующих вышеуказанным частицам (табл. 22).
|
Фермионные античастицы |
Таблица 22 |
|
|
|
||
Первое поколение |
Второе поколение |
Третье поколение |
|
Позитрон: е+ |
Положительный мюон: μ-+ |
Положительный |
|
τ-лептон: τ – |
|||
|
|
||
Электронное |
Мюонное антинейтрино: νµ |
τ-антинейтрино: ντ |
|
антинейтрино: νe |
|||
|
|
||
u-антикварк: u |
с-антикварк: с |
|
|
t-антикварк: t |
|||
d-антикварк: d |
s-антикварк: s |
b-антикварк: b |
Как и кварки, антикварки не были обнаружены в свободном состоянии, что объясняется явлением конфайнмента. На основании симметрии между лептонами и кварками, проявляемой в электромагнитном взаимодействии, выдвигаются гипотезы о том, что эти частицы состоят из более фундаментальных частиц – преонов.
Систематику фундаментальных частиц в стандартных моделяхможно представить в виде следующей схемы:
|
2 |
|
I-поколение |
|
II-поколение |
|
|
Ш-поколение |
|
|||||||||
+ |
uк |
|
uз |
uс |
|
ск |
сз |
сс |
|
|
tк |
tз |
tс |
|
|
|||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dк |
|
dз |
dс |
|
sк |
sз |
sс |
|
|
bк |
bз |
bс |
|
|
|||
− |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J = |
|||
|
3 |
|
|
e− |
|
|
|
|
|
µ− |
|
|
|
|
τ− |
|
2 |
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
νe |
|
|
|
|
|
νµ |
|
|
|
|
ντ |
|
|
|
||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ |
|
|
J =1 |
|
|
|
|
|
|
W + |
|
Z |
|
W − |
|
|
|
|
|
|
|
131
На схеме:
ν , e, µ, τ – лептоны;
мезоны (qq) |
|
барионы (qqq) |
– адроны; |
антибарионы (qqq)
g, γ, W ± , Z – калибровочные бозоны.
Контрольные вопросы
1.Приведите классификацию элементарных частиц.
2.Что называется лептонным зарядом? Барионным зарядом?
3.Каковы свойства и характеристики лептонов? Адронов? Кварков?
4.Что называется калибровочными бозонами? В каких взаимодействиях они участвуют?
5.Дайте характеристику глюонов.
6.Опишите в стандартной модели систематику фундаментальных частиц.
132