Систематика элементарных частиц.

Элементарными, называют микрочастицы, относительно которых нет доказательств, что они являются составными. Это электроны, протоны, нейтроны и др.

В ядерной физике под термином «элементарные частицы» понимается общее название для всех субатомных частиц, отличных от атомов и атомных ядер.

Частицы, которые будем называть элементарными, ведут себя как единое целое и обладают способностью к рождению и взаимопревращению.

Например, распад нейтрона:

где нейтрон превращается в протон, электрон и нейтрино. Продукты распада нейтрона возникают только в самом процессе. Они не входили в состав нейтрона.

Систематика элементарных частиц

• Бозоны – это частицы с нулевым или целочисленным спином (фотон, мезоны и др.).

• Фермионы – это частицы с полуцелым спином (электрон, мюон, нейтрино, протон, нейтрон и т.д.)

По времени жизни частицы различают на

• стабильные t®¥ (фотон, электрон, протон и нейтрино)

• квазистабильные t » 10^-20 с (характерное ядерное время 10^-23 с)

• резонансы (распадаются за счет сильного взаимодействия с временем жизни 10^-23 с)

Переносчики взаимодействия

• Фотоны – переносчики электромагнитного взаимодействия.

• W и Z – бозоны переносчики слабого взаимодействия

• Глюоны – переносчики сильного взаимодействия

• гипотетические Гравитоны.

Лептоны – частицы, не участвуют в сильных взаимодействиях имеют спин ½ (электроны, мюоны, таоны, и соответствующим им нейтрино). За исключением нейтрино участвуют в электромагнитных взаимодействиях.

Адроны – участвуют в сильных, слабых и электромагнитных взаимодействиях (свыше 400). Подразделяются на мезоны и барионы.

• Мезоны – адроны с нулевым и целочисленным спином. (p-, К-, h- мезоны, а также множество мезонных резонансов, с временем жизни 10^-23 с ).

• Барионы – это адроны с полуцелым спином, масса не меньше массы протона. (протоны, нейтроны, гипероны и множество барионных резонансов). Все барионы нестабильны, кроме протона.

• Барионы с массой больше массы протона и с временем жизни 10^-23 с называют гиперонами.

Гипероны - L, S, X, W

Спин у гиперонов L, S, X равен ½.

Спин у W - гиперона равен 3/2.

За время жизни t~10^-10¸10^-19 с гипероны распадаются на нуклоны и легкие частицы (p- мезоны, электроны, нейтрино, g -кванты)

Систематика элементарных частиц

Таблица 1. Элементарные частицы (Q - Электрич. заряд, L - Лептонный заряд, B - Барионный заряд, S - Странность, C - Очарование).

Примечания к табл.:
¹⁾ Кроме частиц, приведенных в таблице, имеется большое число короткоживущих частиц, т.н. резонансов, обладающих временем жизни ~ 10^-20-10^-24 с. Для приведенных частиц в таблице частиц не указаны их античастицы, имеющие те же значения массы, времени жизни, но противоположные знаки квантовых чисел Q, L, B, S, C.
²⁾ Полагают, что , хотя спец. оснований для этого нет; возможно, .
³⁾ Если , то естественно ожидать, что нейтрино нестабильны, хотя их время жизни может быть очень велико.
⁴⁾ Приведена теоретич. оценка.
⁵⁾ Глюон как свободная частица не существует.
⁶⁾ Теоретич. оценка.
⁷⁾ K⁰- и -мезоны не обладают определенным временем жизни.
⁸⁾ Должны существовать барионы с большими значениями C (до 3), а также с ненулевыми значениями C и S одновременно; обнаружен мезон ( ГэВ), у к-рого не равно нулю квантовое число ("красота"), приписываемое b-кварку.