Надо Знать

добавить знаний



Элементарная частица



Элементарная частица - собирательный термин, относящийся микрообъектов в субъядерными масштабе, которые невозможно расщепить на составные части. Их строение и поведение изучается физикой элементарных частиц. Понятие элементарных частиц основывается на факте дискретной строения вещества. Ряд элементарных частиц имеет сложную внутреннюю структуру, однако разделить их на части невозможно. Другие элементарные частицы являются бесструктурных и могут считаться первичными фундаментальными частицами.


Общая информация

Элементарные частицы - мельчайшие субъядерными частицы вещества или физического поля. Это дискретные структурные элементы, которые могут существовать в неассоциированных состоянии. Характерной особенностью элементарных частиц является их способность к преобразованиям и взаимодействия. При этом дочерние частицы - это не структурные составляющие материнских, они рождаются при актах преобразования. По свойствам элементарные частицы делятся на следующие группы: фотоны, лептоны, мезоны и барионы ( нуклоны и гипероны). Почти все элементарные частицы нестабильны (за исключением электрона, протона, нейтрона, нейтрино, фотона). Основные характеристики элементарных частиц: электрический заряд, масса, продолжительность жизни, спин, лептонный и барионный заряды, странность ( квантовое число).

Начиная с 1932 года было открыто более 400 элементарных частиц и это число растет и дальше.

Исследования последних десятилетий ХХ в. показали относительность употребление термина "элементарные" к ряду частиц. В частности выявлено внутреннюю структуру протона, нейтрона, других частиц. Они состоят из кварков, пар "кварк-антикварк" и глюонов (кванты поля). В свою очередь кварки, возможно, имеют свою структуру, хотя на современном уровне знаний они являются фундаментальными составляющими адронов.

Современный нам набор элементарных частиц не был таким на протяжении всего существования Вселенной. На самих его началах в момент времени 10 -33 c после Большого взрыва существовали частицы-прародители, так называемые преоны, с энергией свыше 15 октября ГэВ. Прямыми "потомками" преонив стали кварки, что около 10 -6 с после Большого взрыва образовали уже упомянутые протоны и нейтроны. По этим представлениям спустя примерно 3 мин. после начала процесса образовалась большая часть ядер гелия, существующих во Вселенной.


Классификация

По величине спина все элементарные частицы делятся на два класса:

По видам взаимодействий элементарные частицы делятся на следующие группы:

  • адроны - частицы, участвующие во всех видах фундаментальных взаимодействий. Они состоят из кварков и делятся, в свою очередь, на:
  • лептоны - фермионы, которые имеют вид точечных частиц (то есть, не состоят ни из чего) вплоть до масштабов порядка 10 -18 м. Не участвуют в сильных взаимодействиях. Участие в электромагнитных взаимодействиях экспериментально наблюдалось только для заряженных лептонов ( электроны, мюоны, тау-лептоны) и не наблюдалась нейтрино. Известны 6 типов лептонов.
  • кварки - дробовозаряджени частицы, входящие в состав адронов. В свободном состоянии не наблюдались. Как и лептоны, делятся на 6 типов и являются бесструктурными, однако, в отличие от лептонов, участвуют в сильном взаимодействии.
  • калибровочные бозоны - частицы, посредством обмена которыми осуществляются взаимодействия:
    • фотон - частица, переносящая электромагнитное взаимодействие;
    • восемь глюонов - частиц, переносящих сильное взаимодействие;
    • три промежуточных векторных бозоны W +, W - и Z 0, переносящих слабое взаимодействие;
    • гравитон - частица, переносящая гравитационное взаимодействие. Существование гравитонов, хотя пока не доказано экспериментально, в связи со слабостью гравитационного взаимодействия, считается вполне вероятным.

Адроны и лептоны образуют вещество. Калибровочные бозоны - это кванты разных видов излучения.

Кроме того, в Стандартной Модели из необходимости присутствует бозон Хиггса, который, впрочем, пока не найден экспериментально.

Первоначально термин "элементарная частица" имел в виду нечто совершенно элементарное, першоцеглинка материи. Однако, когда в 1950-х и 1960-х годах были открыты сотни адронов с похожими свойствами, стало ясно, что по крайней мере адроны имеют внутренние степени свободы, то есть не в строгом смысле слова элементарными. Это подозрение дальнейшем подтвердилась, когда выяснилось, что адроны состоят из кварков.

Таким образом, наука продвинулась еще немного вглубь строения вещества: простейшими, точечными частями вещества сейчас считаются лептоны и кварки. Именно о них (вместе с калибровочными бозонами) применяется термин ?фундаментальные частицы".


Источники


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам