Элементарные частицы – это большая группа мельчайших частиц материи, которые не являются атомами или атомными ядрами (исключение протон).

К элементарным частицам относятся: протон ₁р¹, нейтрон ₀n¹, электрон _{- 1}е⁰, фотон ₀γ⁰, π - мезоны, мюоны, тяжёлые лептоны (τ), нейтрино (ν_е, ν_μ, ν_τ), странные частицы (К – мезоны, гипероны), разнообразные резонансы, мезоны со скрытым «очарованием», «очарованные» частицы, ипсилон – частицы, «красивые» частицы, промежуточные векторные бозоны и т. д.

Всего частиц более 350.

Основное свойство частиц - превращение.

I тип II тип

I тип – из одних и тех же частиц строится что-то новое (кубики).

II тип – из одних частиц возникают другие (элементарные частицы).

История открытия элементарных частиц.

• 20.04.1897г –Томсон – электрон;

• 1900г. – Планк – фотон;

• 1911г. – Резерфорд – фотон;

• 1928г.–Дирак, Андерсон – позитрон;

• 1931г.–Паули(предсказал)- нейтрино;

• 1932г. – Чедвиг – нейтрон;

• 1935г. -Юкава(предсказал)- π – мезоны;

• 1936г. – Андерсон и Неддермейер- мюон;

• 1947г. – группа Пауэлла – π – мезоны;

• 1955г. – антипротон;

• 1956г. – антинейтрон;

• 1956г – Коуэн – нейтрино;

• 1976г.- «очарованные»;

• 1981г. – «красивые»;

• 1983г. – промежуточные вектор бозоны.

Исследование элементарных частиц

осуществляется с помощью ядерных

реакторов и ускорителей элементарных

частиц.

16 мин

₀ n¹ ₁р¹ + _{- 1}е⁰ + ν̃ _е; ₁р¹ + ₁р¹ ₁р¹ + λ⁰ + ₁К ⁺

_{- 1}е⁰ + _{+ 1}е⁰ ₀γ⁰ + ₀γ⁰; ₁π⁺ ₁р¹ + ₀n¹ ₁μ⁺ + ν_μ.

Все элементарные частицы тождественны сами себе по своим свойствам, но не по своим состояниям.

Одинаковые частицы с полуцелым спином не могут находиться в одном и том же энергетическом состоянии. (принцип Паули)

Элементарные частицы

(частицы и античастицы).

По времени жизни:

• Стабильные;

• Нестабильные.

По спину:

• Фермионы – частицы с полуцелым спином;

• Бозоны – частицы с целым спином.

По массе:

• Фотон - 1;

• Лептоны - 8;

• Мезоны - 10;

• Барионы – 18.

Мезоны + барионы = адроны

По взаимодействию:

• Адроны – частицы участвующие в сильном взаимодействии;

• Лептоны - частицы не участвующие в сильном взаимодействии;

«Для объяснения всех физических процессов происходящих в мире достаточно 12 элементарных частиц: электрон, нейтрон, протон, позитрон, антинейтрино, антипротон, π – мезоны, электронное нейтрино и электронное антинейтрино. Взаимодействие и превращение этих частиц объясняет все физические процессы в атоме, в звёздах, во Вселенной» (Гелл – Манн)

Античастицы – элементарные частицы имеющие (по отношению к частице) равную массу покоя, одинаковый спин, время жизни и противоположный заряд.

Аннигиляция – процесс взаимодействия частицы и античастицы, в результате чего они превращаются в γ – кванты электромагнитного поля.

Слабое взаимодействие – это одно из фундаментальных взаимодействий, отвечающее за взаимодействие элементарных частиц.

Свойства слабого взаимодействия:

1. Слабее электромагнитного и сильного, но сильнее гравитационного;

2. Время распадающейся частицы ≈10 ^{- 10}с (намного больше чем остальные);

3. Радиус действия ≈ 2 * 10 ^-19м;

4. Интенсивность быстро растёт с ростом энергии;

5. В слабом взаимодействии всегда участвуют четыре частицы (фермионы);

6. Взаимодействие внезарядово;

7. Квантами слабого взаимодействия являются вектор – бозоны;

8. Слабое взаимодействие может «развалить» любую частицу.

Проявление слабого взаимодействия:

1. Взаимодействие частиц с участием нейтрино и антинейтрино (β – распад и

μ – распад).

2. Участвует в процессе превращения протона в нейтрон, позитрон и нейтрино.

3. Участвует в процессе превращения четырёх протонов в гелий в звёздах, этот процесс служит источником энергии большинства звёзд.

4. Процессы идущие с образованием нейтрино или антинейтрино играют большую роль в эволюции звёзд, в взрывах сверхновых с образованием пульсаров.