15.Элементарные частицы, их основные характеристики.

Элемента́рная части́ца — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые невозможно расщепить на составные части. По современным представлениям материя состоит из элементарных частиц. Это мельчайшие известные на сегодняшний день составляющие материи. Их характерная особенность – способность к взаимным превращениям, она не позволяет рассматривать элементарные частицы как простейшие, неразложимые «кирпичики». К настоящему времени их открыто несколько сотен. Каждая элементарная частица, за исключением нейтральных, имеет свою античастицу (с той же массой, что и частица, но заряд противоположного знака). Множество всех элементарных частиц делится на две группы: адроны и лептоны. Одна частица (фотон) не входит ни в одну из этих групп. Деление производится в соответствии с тем, в каких фундаментальных взаимодействиях частицы участвуют. Адроны (делятся на барионы: гипероны, нуклоны – это протоны, нейтроны и мезоны) участвуют во всех фундаментальных взаимодействиях. Лептоны (электроны, мюоны, нейтрино) участвуют во всех фундаментальных взаимодействиях, кроме сильного. Адроны имеют сложную внутреннюю структуру и предполагают, что состоят из так называемых кварков. Название «кварк» взято М.Телл-Манном в 1967 г. из фантастического романа ирландского писателя Дж. Джойса «Поминки по Финненгану» (во сне героя чайки кричат: «Три кварка для мастера Марка»). Одна из отличительных особенностей кварков заключается в том, что они имеют дробные электрические заряды. Среди множества элементарных частиц можно выделить 12 фундаментальных частиц (столько же античастиц). Эти частицы группируют на три поколения: первое поколение – «верхний», «нижний» кварки, электрон, электронное нейтрино; второе поколение – «очарованный», «странный» кварки, мюон, мюонное нейтрино; третье поколение – «истинный», «прелестный» кварки, тау-частица со своим нейтрино. Обычное вещество состоит из частиц первого поколения. Остальные поколения можно создать искусственно на ускорителях заряженных частиц. Окружающие нас объекты состоят из электронов, протонов и нейтронов. Электрон – стабильная, отрицательно заряженная частица массой около 9х10-31 кг. Электронные оболочки атомов определяют оптические, электрические, магнитные, химические свойства атомов и молекул, а также большинство свойств твердых тел. Основные характеристики элементарных частиц 1. Масса покоя элементарных частиц определяется по отношению к массе электрона. Фотон не имеет массы покоя. Остальные частицы по отношению к массе делятся на: лептоны – легкие частицы (электрон и нейтрино); мезоны – средние частицы с массой в пределах от одной до тысячи масс электрона; барионы – тяжелые частицы (протоны, нейтроны, гипероны, многие резонансы), чья масса превышает тысячу масс электрона. 2. Электрический заряд – важная характеристика элементарных частиц. Все известные частицы обладают положительным, отрицательным ил нулевым зарядом. Каждой частице, кроме фотона и двух мезонов соответствуют античастицы с противоположным зарядом. Кварки имеют дробныйэлектрический заряд. 3. По времени жизни частицы делятся на стабильные и нестабильные. Стабильных частиц пять: фотон, две разновидности нейтрино, протон, электрон, которые играют важную роль в структуре макротел. Остальные частицы нестабильны, время их жизни около 10-10 – 10 -24 с, после чего распадаются. Короткоживущие частицы со временем жизни 10-23 с. называют резонансами. 4. Спин (с англ. вращение) – собственный момент количества движения микрочастицы. 5. Квантовое число состояние элементарных частиц.