Частицы и античастицы
В 1928 году Дирак предсказал существование позитрона на основе релятивистского волнового уравнения. Через 4 года обнаружили эту частицу в составе космического излучения.
Выводы релятивистской квантовой теории привели к заключению, что для каждой элементарной частицы должна существовать античастица (принцип зарядового сопряжения). Эксперименты показывают, что за исключением фотона и -мезона, действительно, каждой частице соответствует античастица. Из общих принципов квантовой теории следует, что частица и античастица должны иметь одинаковые массы, время жизни в вакууме, модуль зарядов, спины, квантовые числа и т.д. До 1956 года
Таблица 1
считалось, что имеется полная симметрия между частицами и античастицами, однако доказано, что подобная симметрия характерна только для сильного и электромагнитного
взаимодействия и нарушается для слабого.
Примером может служить столкновение
частицы и античастицы, в результате
которой возникают другие элементарные
частицы (фотоны):
.
Антипротон может аннигилировать не
только с протоном, но и с нейтроном.
Истинно нейтральные частицы не имеют
античастиц. Это фотон,
-мезон,
-мезон.
Они не способны аннигилировать, но
испытывают взаимные превращения.
Таблица11
Кварк (антикварк) |
Электрический заряд, в е |
Барионное число |
Спин, в |
Странность |
|
2/3(-2/3) |
1/3(-1/3) |
1/2 |
0 |
|
-1/3(1/3) |
1/3(-1/3) |
1/2 |
0 |
|
-1/3(1/3) |
1/3(-1/3) |
1/2 |
-1(1) |
|
2/3(-2/3) |
1/3(-1/3) |
1/2 |
-1(1) |
|
-1/3(1/3) |
|
|
1 |
|
2/3(-2/3) |
|
|
1 |
Классификация элементарных частиц. Кварки.
В многообразии элементарных частиц обнаруживается стройная система классификации. Для ее пояснения в таблице приведены рассмотренные элементарные частицы и их основные характеристики.
В последние годы увеличение элементарных
частиц происходят в основном за счет
расширения группы адронов. Поэтому
развитие работ по их классификации
сопровождается поиском новых
фундаментальных частиц, которые явились
бы базисом для построения адронов. Эти
частицы – кварки. Согласно модели
Гелл-Манн-Цвейга, все известные к 1964
году адроны можно было построить,
постулировав существование трех типов
кварков (
,
,
)
и антикварков (
,
,
),
если им приписать характеристики,
указанные в таблице (в том числе дробные
электрические и барионные заряды). Самое
невероятное свойство кварков сведено
к их электрическим зарядом, поскольку
никто еще не находил частиц с дробным
значением электрического заряда. Спин
кварка равен
.
Адроны состоят из кварком следующим образом: мезоны состоят из пары кварк – антикварк, барионы – из трех кварков (антибарионы из трех антикварков).
В настоящее время признана точка зрения, согласно которой между лептонами и кварками существует симметрия: число лептонов должно быть равно числу типов кварков. Является ли схема из 6 лептонов и 6 кварков окончательной или же число лептонов (кварков) будет расти покажут дальнейшие исследования.