Προσθήκη στα αγαπημένα

δείτε επίσης

Γράψτε μια κριτική για το άρθρο "Θεμελιώδες σωματίδιο"

Σημειώσεις

Συνδέσεις

• S. A. Slavatinsky// Ινστιτούτο Φυσικής και Τεχνολογίας της Μόσχας (Dolgoprudny, περιοχή της Μόσχας)
• Slavatinsky S.A. // SOZH, 2001, No. 2, p. 62–68 αρχείο http://web.archive.org/web/20060116134302/http://journal.issep.rssi.ru/annot.php?id=S1176
• // nuclphys.sinp.msu.ru
• // second-physics.ru
• //physics.ru
• // nature.web.ru
• // nature.web.ru
• // nature.web.ru

Μέχρι σχετικά πρόσφατα, αρκετές εκατοντάδες σωματίδια και αντισωματίδια θεωρούνταν στοιχειώδη. Μια λεπτομερής μελέτη των ιδιοτήτων και των αλληλεπιδράσεών τους με άλλα σωματίδια και η ανάπτυξη της θεωρίας έδειξε ότι τα περισσότερα από αυτά δεν είναι στην πραγματικότητα στοιχειώδη, αφού τα ίδια αποτελούνται από τα πιο απλά ή, όπως λένε τώρα, θεμελιώδη σωματίδια. Τα ίδια τα θεμελιώδη σωματίδια δεν αποτελούνται πλέον από τίποτα. Πολυάριθμα πειράματα έχουν δείξει ότι όλα τα θεμελιώδη σωματίδια συμπεριφέρονται σαν αδιάστατα σημειακά αντικείμενα που δεν έχουν εσωτερική δομή, τουλάχιστον μέχρι τις μικρότερες αποστάσεις που έχουν μελετηθεί αυτή τη στιγμή ~10 -16 cm.

Εισαγωγή

Μεταξύ των αμέτρητων και ποικίλων διαδικασιών αλληλεπίδρασης μεταξύ των σωματιδίων, υπάρχουν τέσσερις βασικές ή θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις: ισχυρές (πυρηνικές), ηλεκτρομαγνητικές και βαρυτικές. Στον κόσμο των σωματιδίων, η βαρυτική αλληλεπίδραση είναι πολύ αδύναμη, ο ρόλος της είναι ακόμα ασαφής και δεν θα μιλήσουμε περαιτέρω γι' αυτό.

Υπάρχουν δύο ομάδες σωματιδίων στη φύση: τα αδρόνια, τα οποία συμμετέχουν σε όλες τις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις και τα λεπτόνια, που δεν συμμετέχουν μόνο στην ισχυρή αλληλεπίδραση.

Σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων πραγματοποιούνται μέσω της εκπομπής και της επακόλουθης απορρόφησης των κβαντών του αντίστοιχου πεδίου (ισχυρό, ασθενές, ηλεκτρομαγνητικό) που περιβάλλει το σωματίδιο. Τέτοια κβάντα είναι τα μποζόνια, τα οποία είναι επίσης θεμελιώδη σωματίδια. Για τα μποζόνια, η δική τους γωνιακή ορμή, που ονομάζεται spin, είναι ίση με την ακέραια τιμή της σταθεράς του Planck $h = 1,05 \cdot 10^(-27) erg \cdot s$. Τα κβάντα πεδίου και, κατά συνέπεια, φορείς ισχυρών αλληλεπιδράσεων είναι γλουόνια, που συμβολίζονται με το σύμβολο g, τα κβάντα ηλεκτρομαγνητικού πεδίου είναι γνωστά κβάντα φωτός - φωτόνια, που συμβολίζονται με $\γάμα $, και κβάντα ασθενούς πεδίου και, κατά συνέπεια, φορείς ασθενών αλληλεπιδράσεων είναι W± (διπλό ve)- και Ζ 0 (ζετ μηδέν) μποζόνια.

Σε αντίθεση με τα μποζόνια, όλα τα άλλα θεμελιώδη σωματίδια είναι φερμιόνια, δηλαδή σωματίδια με τιμή σπιν μισού ακέραιου αριθμού ίση με η/2.

Στον πίνακα 1 δείχνει τα σύμβολα των θεμελιωδών φερμιονίων - λεπτόνια και κουάρκ.

Κάθε σωματίδιο φαίνεται στον πίνακα. 1, αντιστοιχεί σε ένα αντισωματίδιο που διαφέρει από το σωματίδιο μόνο ως προς τα πρόσημα του ηλεκτρικού φορτίου και άλλους κβαντικούς αριθμούς (βλ. Πίνακα 2) και την κατεύθυνση του σπιν σε σχέση με την κατεύθυνση της ορμής του σωματιδίου. Θα συμβολίσουμε τα αντισωματίδια με τα ίδια σύμβολα με τα σωματίδια, αλλά με μια κυματιστή γραμμή πάνω από το σύμβολο.

Σωματίδια στον πίνακα. Το 1 χαρακτηρίζεται με ελληνικά και λατινικά γράμματα, δηλαδή: το γράμμα $\nu$ - τρία διαφορετικά νετρίνα, τα γράμματα e - electron, $\mu$ - muon, $\tau$ - taon, τα γράμματα u, c, t, d, s, b δηλώνει κουάρκ. Τα ονόματα και τα χαρακτηριστικά τους δίνονται στον πίνακα. 2.

Σωματίδια στον πίνακα. 1 ομαδοποιούνται σε τρεις γενιές I, II και III σύμφωνα με τη δομή της σύγχρονης θεωρίας. Το Σύμπαν μας είναι κατασκευασμένο από σωματίδια της πρώτης γενιάς - λεπτόνια και κουάρκ και μποζόνια μετρητή, αλλά, όπως δείχνει η σύγχρονη επιστήμη για την ανάπτυξη του Σύμπαντος, στο αρχικό στάδιο της ανάπτυξής του, τα σωματίδια και των τριών γενεών έπαιξαν σημαντικό ρόλο.

Λεπτόνια

Αρχικά, ας δούμε τις ιδιότητες των λεπτονίων με περισσότερες λεπτομέρειες. Στην κορυφή του πίνακα. Το 1 περιέχει τρία διαφορετικά νετρίνα: ηλεκτρόνιο $\nu_e$, μιόνιο $\nu_m$ και ταυ νετρίνο $\nu_t$. Η μάζα τους δεν έχει ακόμη μετρηθεί με ακρίβεια, αλλά το ανώτερο όριο της έχει προσδιοριστεί, για παράδειγμα, για ne ίσο με 10 -5 της μάζας των ηλεκτρονίων (δηλαδή, $\leq 10^(-32)$ g).

Όταν κοιτάς το τραπέζι. 1, αναπόφευκτα τίθεται το ερώτημα γιατί η φύση χρειάστηκε να δημιουργήσει τρία διαφορετικά νετρίνα. Δεν υπάρχει απάντηση σε αυτό το ερώτημα ακόμη, γιατί δεν έχει δημιουργηθεί μια τέτοια περιεκτική θεωρία θεμελιωδών σωματιδίων που να υποδεικνύει την αναγκαιότητα και την επάρκεια όλων αυτών των σωματιδίων και να περιγράφει τις βασικές τους ιδιότητες. Ίσως αυτό το πρόβλημα να λυθεί στον 21ο αιώνα (ή αργότερα).

Η κάτω γραμμή του πίνακα. Το κεφάλαιο 1 ξεκινά με το σωματίδιο που έχουμε μελετήσει περισσότερο, το ηλεκτρόνιο. Το ηλεκτρόνιο ανακαλύφθηκε στα τέλη του περασμένου αιώνα από τον Άγγλο φυσικό J. Thomson. Ο ρόλος των ηλεκτρονίων στον κόσμο μας είναι τεράστιος. Είναι εκείνα τα αρνητικά φορτισμένα σωματίδια που, μαζί με τους ατομικούς πυρήνες, σχηματίζουν όλα τα άτομα των στοιχείων που μας είναι γνωστά στον Περιοδικό Πίνακα του Μεντελέεφ. Σε κάθε άτομο, ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι ακριβώς ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων στον ατομικό πυρήνα, γεγονός που καθιστά το άτομο ηλεκτρικά ουδέτερο.

Ένα ηλεκτρόνιο είναι σταθερό· η κύρια πιθανότητα καταστροφής ενός ηλεκτρονίου είναι ο θάνατός του κατά τη σύγκρουση με ένα αντισωματίδιο - ένα ποζιτρόνιο e +. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αφανισμός:

$$e^- + e^+ \to \gamma + \gamma .$$

Ως αποτέλεσμα της εκμηδένισης, σχηματίζονται δύο κβάντα γάμμα (όπως ονομάζονται τα φωτόνια υψηλής ενέργειας), παρασύροντας και τις υπόλοιπες ενέργειες e + και e - και τις κινητικές τους ενέργειες. Σε υψηλές ενέργειες σχηματίζονται e + και e - αδρόνια και ζεύγη κουάρκ (βλ., για παράδειγμα, (5) και Εικ. 4).

Η αντίδραση (1) επεξηγεί ξεκάθαρα την εγκυρότητα της περίφημης φόρμουλας του Α. Αϊνστάιν σχετικά με την ισοδυναμία μάζας και ενέργειας: μι = mc 2 .

Πράγματι, κατά την εκμηδένιση ενός ποζιτρονίου που έχει σταματήσει στην ύλη και ενός ηλεκτρονίου σε ηρεμία, ολόκληρη η μάζα ηρεμίας τους (ίση με 1,22 MeV) μετατρέπεται σε ενέργεια $\γάμα$-κβάντα, τα οποία δεν έχουν μάζα ηρεμίας.

Στη δεύτερη γενιά της τελευταίας γραμμής του πίνακα. Το 1 βρίσκεται >μυόνιο - ένα σωματίδιο που είναι, σε όλες τις ιδιότητές του, ανάλογο ενός ηλεκτρονίου, αλλά με μια ανώμαλα μεγάλη μάζα. Η μάζα ενός μιονίου είναι 207 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα ενός ηλεκτρονίου. Σε αντίθεση με το ηλεκτρόνιο, το μιόνιο είναι ασταθές. Η ώρα της ζωής του t= 2,2 · 10 -6 s. Το μιόνιο διασπάται κατά προτίμηση σε ένα ηλεκτρόνιο και δύο νετρίνα σύμφωνα με το σχήμα

$$\mu^- \to e^- + \tilde \nu_e +\nu_(\mu)$$

Ένα ακόμη βαρύτερο ανάλογο του ηλεκτρονίου είναι το $\tau$-λεπτόνιο (taon). Η μάζα του είναι περισσότερο από 3 χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από τη μάζα ενός ηλεκτρονίου ($m_(\tau) = 1777$ MeV/c 2), δηλαδή είναι βαρύτερο από ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο. Η διάρκεια ζωής του είναι 2,9 · 10 -13 s, και από περισσότερα από εκατό διαφορετικά σχήματα (κανάλια) αποσύνθεσής του είναι πιθανά τα ακόλουθα:

$$\tau^-\left\langle\begin(matrix) \to e^- + \tilde \nu_e +\nu_(\tau)\\ \to \mu^- + \tilde \nu_\mu +\nu_ (\tau)\end(matrix)\right.$$

Μιλώντας για λεπτόνια, είναι ενδιαφέρον να συγκρίνουμε τις ασθενείς και τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις σε κάποια συγκεκριμένη απόσταση, π.χ. R= 10 -13 εκ. Σε αυτή την απόσταση, οι ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις είναι σχεδόν 10 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από τις ασθενείς δυνάμεις. Αυτό όμως δεν σημαίνει καθόλου ότι ο ρόλος των αδύναμων δυνάμεων στη φύση είναι μικρός. Καθόλου.

Είναι αδύναμες δυνάμεις που είναι υπεύθυνες για πολλούς αμοιβαίους μετασχηματισμούς διαφόρων σωματιδίων σε άλλα σωματίδια, όπως, για παράδειγμα, στις αντιδράσεις (2), (3), και τέτοιοι αμοιβαίοι μετασχηματισμοί είναι ένα από τα πιο χαρακτηριστικά γνωρίσματα της σωματιδιακής φυσικής. Σε αντίθεση με τις αντιδράσεις (2), (3), οι ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις ενεργούν στην αντίδραση (1).

Μιλώντας για τα λεπτόνια, είναι απαραίτητο να προσθέσουμε ότι η σύγχρονη θεωρία περιγράφει ηλεκτρομαγνητικές και ασθενείς αλληλεπιδράσεις χρησιμοποιώντας μια ενοποιημένη ηλεκτροαδύναμη θεωρία. Αναπτύχθηκε από τους S. Weinberg, A. Salam και S. Glashow το 1967.

Κουάρκ

Η ίδια η ιδέα των κουάρκ προέκυψε από μια λαμπρή προσπάθεια ταξινόμησης ενός μεγάλου αριθμού σωματιδίων που συμμετέχουν σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις που ονομάζονται αδρόνια. Οι M. Gell-Mann και G. Zweig πρότειναν ότι όλα τα αδρόνια αποτελούνται από ένα αντίστοιχο σύνολο θεμελιωδών σωματιδίων - κουάρκ, τα αντικουάρκ τους και φορείς της ισχυρής αλληλεπίδρασης - γκλουόνια.

Ο συνολικός αριθμός των αδρονίων που παρατηρούνται σήμερα είναι περισσότερα από εκατό σωματίδια (και ο ίδιος αριθμός αντισωματιδίων). Πολλές δεκάδες σωματίδια δεν έχουν ακόμη καταγραφεί. Όλα τα αδρόνια χωρίζονται σε βαριά σωματίδια που ονομάζονται βαρυόνια, και οι μέσοι όροι, που ονομάζονται μεσόνια.

Τα βαρυόνια χαρακτηρίζονται από τον αριθμό των βαρυονίων τους σι= 1 για σωματίδια και σι = -1 για αντιβαρυόνια. Η γέννηση και η καταστροφή τους συμβαίνουν πάντα σε ζεύγη: βαρυόνιο και αντιβαρυόνιο. Τα μεσόνια έχουν φορτίο βαρυονίου σι = 0. Σύμφωνα με την ιδέα των Gell-Mann και Zweig, όλα τα βαρυόνια αποτελούνται από τρία κουάρκ, τα αντιβαρυόνια - από τρία αντικουάρκ. Επομένως, σε κάθε κουάρκ αποδόθηκε ένας αριθμός βαρυονίου 1/3, έτσι ώστε συνολικά το βαρυόνιο να είχε σι= 1 (ή -1 για ένα αντιβαρυόνιο που αποτελείται από τρία αντικουάρκ). Τα μεσόνια έχουν αριθμό βαρυονίου σι= 0, ώστε να μπορούν να αποτελούνται από οποιονδήποτε συνδυασμό ζευγών οποιουδήποτε κουάρκ και οποιουδήποτε αντικουάρκ. Εκτός από τους ίδιους κβαντικούς αριθμούς για όλα τα κουάρκ - σπιν και αριθμό βαρυονίου - υπάρχουν και άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά τους, όπως η τιμή της μάζας ηρεμίας τους Μ, το μέγεθος του ηλεκτρικού φορτίου Q/μι(σε κλάσματα φορτίου ηλεκτρονίων μι= 1,6 · 10 -19 coulombs) και ένα ορισμένο σύνολο κβαντικών αριθμών που χαρακτηρίζει το λεγόμενο γεύση κουάρκ. Αυτά περιλαμβάνουν:

1) το μέγεθος του ισοτοπικού σπιν Εγώκαι το μέγεθος της τρίτης προβολής του, δηλαδή Εγώ 3. Ετσι, u-κουάρκ και ρε-τα κουάρκ σχηματίζουν ένα ισοτοπικό διπλό, τους εκχωρείται ένα πλήρες ισοτοπικό σπιν Εγώ= 1/2 με προβολές Εγώ 3 = +1/2 αντιστοιχεί u-κουάρκ και Εγώ 3 = -1/2, που αντιστοιχεί ρε-κουάρκ. Και τα δύο συστατικά του διπλού έχουν παρόμοιες τιμές μάζας και είναι πανομοιότυπα σε όλες τις άλλες ιδιότητες, με εξαίρεση το ηλεκτρικό φορτίο.

2) κβαντικός αριθμός μικρό- η παραξενιά χαρακτηρίζει την παράξενη συμπεριφορά ορισμένων σωματιδίων που έχουν ανώμαλα μεγάλη διάρκεια ζωής (~10 -8 - 10 -13 s) σε σύγκριση με τον χαρακτηριστικό πυρηνικό χρόνο (~10 -23 s). Τα ίδια τα σωματίδια έχουν ονομαστεί περίεργα, που περιέχουν ένα ή περισσότερα περίεργα κουάρκ και περίεργα αντικουάρκ. Η γέννηση ή η εξαφάνιση περίεργων σωματιδίων λόγω ισχυρών αλληλεπιδράσεων συμβαίνει σε ζεύγη, δηλαδή, σε οποιαδήποτε πυρηνική αντίδραση, το άθροισμα $\Sigma$S πριν από την αντίδραση πρέπει να είναι ίσο με $\Sigma$S μετά την αντίδραση. Ωστόσο, στις αδύναμες αλληλεπιδράσεις δεν ισχύει ο νόμος της διατήρησης της παραξενιάς.

Σε πειράματα σε επιταχυντές, παρατηρήθηκαν σωματίδια που ήταν αδύνατο να περιγραφούν χρησιμοποιώντας u-, ρε- Και μικρό-κουάρκ. Κατ' αναλογία με το παράξενο, ήταν απαραίτητο να εισαχθούν άλλα τρία νέα κουάρκ με νέους κβαντικούς αριθμούς ΜΕ = +1, ΣΕ= -1 και Τ= +1. Τα σωματίδια που αποτελούνται από αυτά τα κουάρκ έχουν σημαντικά μεγαλύτερη μάζα (> 2 GeV/c 2). Έχουν μεγάλη ποικιλία μοτίβων αποσύνθεσης με διάρκεια ζωής ~10 -13 s. Μια περίληψη των χαρακτηριστικών όλων των κουάρκ δίνεται στον πίνακα. 2.

Κάθε τραπέζι κουάρκ. Το 2 αντιστοιχεί στο αντικουάρκ σας. Για τα αντικουάρκ, όλοι οι κβαντικοί αριθμοί έχουν το πρόσημο αντίθετο από αυτό που υποδεικνύεται για το κουάρκ. Τα ακόλουθα πρέπει να ειπωθούν για το μέγεθος της μάζας του κουάρκ. Δίνεται στον πίνακα. 2 τιμές αντιστοιχούν στις μάζες των γυμνών κουάρκ, δηλαδή των ίδιων των κουάρκ χωρίς να λαμβάνονται υπόψη τα γκλουόνια που τα περιβάλλουν. Η μάζα των ντυμένων κουάρκ είναι μεγαλύτερη λόγω της ενέργειας που μεταφέρουν τα γκλουόνια. Αυτό είναι ιδιαίτερα αισθητό για τους ελαφρύτερους u- Και ρε-κουάρκ, το κάλυμμα γλουονίων των οποίων έχει ενέργεια περίπου 300 MeV.

Τα κουάρκ που καθορίζουν τις βασικές φυσικές ιδιότητες των σωματιδίων ονομάζονται κουάρκ σθένους. Εκτός από τα κουάρκ σθένους, τα αδρόνια περιέχουν εικονικά ζεύγη σωματιδίων - κουάρκ και αντικουάρκ, τα οποία εκπέμπονται και απορροφώνται από τα γκλουόνια για πολύ μικρό χρονικό διάστημα

(Οπου μι- την ενέργεια του εικονικού ζεύγους), που συμβαίνει κατά παράβαση του νόμου διατήρησης της ενέργειας σύμφωνα με τη σχέση αβεβαιότητας Heisenberg. Τα εικονικά ζεύγη κουάρκ ονομάζονται θαλάσσια κουάρκή θαλάσσια κουάρκ. Έτσι, η δομή των αδρονίων περιλαμβάνει σθένους και θαλάσσια κουάρκ και γκλουόνια.

Το κύριο χαρακτηριστικό όλων των κουάρκ είναι ότι έχουν αντίστοιχα ισχυρά φορτία. Τα ισχυρά φορτία πεδίου έχουν τρεις ίσες ποικιλίες (αντί για ένα ηλεκτρικό φορτίο στη θεωρία των ηλεκτρικών δυνάμεων). Στην ιστορική ορολογία, αυτοί οι τρεις τύποι φορτίου ονομάζονται χρώματα των κουάρκ, δηλαδή: συμβατικά κόκκινο, πράσινο και μπλε. Έτσι, κάθε κουάρκ στον πίνακα. Το 1 και το 2 μπορεί να είναι σε τρεις μορφές και είναι ένα έγχρωμο σωματίδιο. Η ανάμειξη και των τριών χρωμάτων, όπως ακριβώς συμβαίνει στην οπτική, παράγει λευκό, δηλαδή λευκαίνει το σωματίδιο. Όλα τα παρατηρούμενα αδρόνια είναι άχρωμα.

Οι αλληλεπιδράσεις κουάρκ πραγματοποιούνται από οκτώ διαφορετικά γκλουόνια. Ο όρος «γκλουόν» σημαίνει κόλλα στα αγγλικά, δηλαδή αυτά τα κβάντα πεδίου είναι σωματίδια που, σαν να λέγαμε, κολλούν τα κουάρκ μεταξύ τους. Όπως τα κουάρκ, τα γκλουόνια είναι χρωματιστά σωματίδια, αλλά επειδή κάθε γλουόνιο αλλάζει τα χρώματα δύο κουάρκ ταυτόχρονα (το κουάρκ που εκπέμπει το γκλουόνιο και το κουάρκ που απορροφά το γλουόνιο), το γκλουόνιο χρωματίζεται δύο φορές, φέροντας ένα χρώμα και ένα αντίχρωμο, συνήθως διαφορετικό από το χρώμα.

Η υπόλοιπη μάζα των γκλουονίων, όπως αυτή ενός φωτονίου, είναι μηδέν. Επιπλέον, τα γκλουόνια είναι ηλεκτρικά ουδέτερα και δεν έχουν ασθενές φορτίο.

Τα αδρόνια επίσης συνήθως χωρίζονται σε σταθερά σωματίδια και συντονισμούς: βαρυόνιο και μεσόνιο.
Οι συντονισμοί χαρακτηρίζονται από εξαιρετικά μικρή διάρκεια ζωής (~10 -20 -10 -24 s), αφού η αποσύνθεσή τους οφείλεται σε ισχυρή αλληλεπίδραση.

Δεκάδες τέτοια σωματίδια ανακάλυψε ο Αμερικανός φυσικός L.V. Αλβάρεζ. Δεδομένου ότι η διαδρομή τέτοιων σωματιδίων προς τη διάσπαση είναι τόσο σύντομη που δεν μπορούν να παρατηρηθούν σε ανιχνευτές που καταγράφουν ίχνη σωματιδίων (όπως ένας θάλαμος φυσαλίδων κ.λπ.), ανιχνεύτηκαν όλα έμμεσα, με την παρουσία κορυφών ανάλογα με την πιθανότητα αλληλεπίδραση διαφόρων σωματιδίων μεταξύ τους στην ενέργεια. Το Σχήμα 1 εξηγεί αυτό. Το σχήμα δείχνει την εξάρτηση της διατομής αλληλεπίδρασης (ανάλογη με την τιμή πιθανότητας) ενός θετικού πιονίου $\pi^+$ με ένα πρωτόνιο Παπό την κινητική ενέργεια του πιονίου. Σε ενέργεια περίπου 200 MeV, είναι ορατή μια κορυφή κατά τη διατομή. Το πλάτος του είναι $\Gamma = 110$ MeV και η συνολική μάζα του σωματιδίου $\Delta^(++)$ είναι ίση με $T^(")_(max)+M_p c^2+M_\pi c ^2=1232$ MeV /с 2 , όπου $T^(")_(max)$ είναι η κινητική ενέργεια της σύγκρουσης των σωματιδίων στο σύστημα του κέντρου μάζας τους. Οι περισσότεροι συντονισμοί μπορούν να θεωρηθούν ως η διεγερμένη κατάσταση των σταθερών σωματιδίων, αφού έχουν την ίδια σύνθεση κουάρκ με τα σταθερά αντίστοιχά τους, αν και η μάζα των συντονισμών είναι μεγαλύτερη λόγω της ενέργειας διέγερσης.

Μοντέλο κουάρκ αδρονίων

Αρχίζουμε να περιγράφουμε το μοντέλο κουάρκ των αδρονίων με ένα σχέδιο γραμμών πεδίου που προέρχονται από μια πηγή - ένα κουάρκ με έγχρωμο φορτίο και τελειώνει σε ένα αντικουάρκ (Εικ. 2, σι). Για σύγκριση, στο Σχ. 2, και δείχνουμε ότι στην περίπτωση της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης, οι γραμμές δύναμης αποκλίνουν από την πηγή τους - το ηλεκτρικό φορτίο - σαν ανεμιστήρας, επειδή τα εικονικά φωτόνια που εκπέμπονται ταυτόχρονα από την πηγή δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνουμε τον νόμο του Coulomb.

Σε αντίθεση με αυτήν την εικόνα, τα ίδια τα γκλουόνια έχουν έγχρωμα φορτία και αλληλεπιδρούν έντονα μεταξύ τους. Ως αποτέλεσμα, αντί για έναν ανεμιστήρα ηλεκτρικών γραμμών, έχουμε μια δέσμη που φαίνεται στο Σχ. 2, σι. Το σχοινί τεντώνεται μεταξύ ενός κουάρκ και ενός αντικουάρκ, αλλά το πιο εκπληκτικό είναι ότι τα ίδια τα γκλουόνια, έχοντας χρωματιστά φορτία, γίνονται πηγές νέων γκλουονίων, ο αριθμός των οποίων αυξάνεται καθώς απομακρύνονται από το κουάρκ.
Αυτή η εικόνα αλληλεπίδρασης αντιστοιχεί στην εξάρτηση της δυναμικής ενέργειας αλληλεπίδρασης μεταξύ των κουάρκ από την απόσταση μεταξύ τους, που φαίνεται στο Σχ. 3. Δηλαδή: μέχρι την απόσταση R> 10 -13 cm, η εξάρτηση U(R) έχει χαρακτήρα χωνιού και η ισχύς του χρωματικού φορτίου σε αυτό το εύρος απόστασης είναι σχετικά μικρή, έτσι ώστε τα κουάρκ σε R> 10 -15 cm, σε μια πρώτη προσέγγιση, μπορούν να θεωρηθούν ως ελεύθερα, μη αλληλεπιδρώντα σωματίδια. Αυτό το φαινόμενο έχει την ειδική ονομασία της ασυμπτωτικής ελευθερίας των κουάρκ στα μικρά R. Ωστόσο, όταν Rμεγαλύτερη από κάποια κρίσιμη τιμή $R_(cr) \περίπου 10^(-13)$ cm δυνητικής ενέργειας αλληλεπίδρασης U(R) γίνεται ευθέως ανάλογο της τιμής R. Συνεπάγεται ευθέως ότι η δύναμη φά = -dU/dR= const, δηλαδή, δεν εξαρτάται από την απόσταση. Καμία άλλη αλληλεπίδραση που είχαν μελετήσει προηγουμένως οι φυσικοί δεν είχε τόσο ασυνήθιστη ιδιότητα.

Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι οι δυνάμεις που δρουν μεταξύ ενός κουάρκ και ενός αντικουάρκ, πράγματι, ξεκινώντας από $R_(cr) \περίπου 10_(-13)$ cm, παύουν να εξαρτώνται από την απόσταση, παραμένοντας σε ένα επίπεδο τεράστιου μεγέθους, κοντά στους 20 τόνους . Σε μια απόσταση R~ 10 -12 cm (ίση με την ακτίνα των μέσων ατομικών πυρήνων) οι χρωματικές δυνάμεις είναι περισσότερες από 100 χιλιάδες φορές μεγαλύτερες από τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις. Αν συγκρίνουμε τη χρωματική δύναμη με τις πυρηνικές δυνάμεις μεταξύ πρωτονίου και νετρονίου μέσα σε έναν ατομικό πυρήνα, αποδεικνύεται ότι η χρωματική δύναμη είναι χιλιάδες φορές μεγαλύτερη! Έτσι, μια νέα μεγαλειώδης εικόνα των χρωματικών δυνάμεων στη φύση άνοιξε μπροστά στους φυσικούς, πολλές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερες από τις επί του παρόντος γνωστές πυρηνικές δυνάμεις. Φυσικά, τίθεται αμέσως το ερώτημα εάν τέτοιες δυνάμεις μπορούν να λειτουργήσουν ως πηγή ενέργειας. Δυστυχώς, η απάντηση σε αυτό το ερώτημα είναι αρνητική.

Φυσικά, τίθεται ένα άλλο ερώτημα: σε ποιες αποστάσεις; Rμεταξύ των κουάρκ, η δυναμική ενέργεια αυξάνεται γραμμικά με την αύξηση R?
Η απάντηση είναι απλή: σε μεγάλες αποστάσεις σπάει η δέσμη των γραμμών πεδίου, αφού είναι ενεργειακά πιο ευνοϊκό να σχηματιστεί ένα σπάσιμο με τη γέννηση ενός ζεύγους σωματιδίων κουάρκ-αντικουάρκ. Αυτό συμβαίνει όταν η δυναμική ενέργεια στη θέση ασυνέχειας είναι μεγαλύτερη από τη μάζα ηρεμίας του κουάρκ και του αντικουάρκ. Η διαδικασία διάσπασης της δέσμης των γραμμών δύναμης του πεδίου γλουονίου φαίνεται στο Σχ. 2, V.

Τέτοιες ποιοτικές ιδέες για τη γέννηση ενός κουάρκ-αντικουάρκ καθιστούν δυνατό να κατανοήσουμε γιατί τα μεμονωμένα κουάρκ δεν παρατηρούνται καθόλου και δεν μπορούν να παρατηρηθούν στη φύση. Τα κουάρκ παγιδεύονται για πάντα μέσα στα αδρόνια. Αυτό το φαινόμενο του εγκλεισμού κουάρκ ονομάζεται περιορισμός. Σε υψηλές ενέργειες, μπορεί να είναι πιο πλεονεκτικό για τη δέσμη να σπάσει σε πολλά σημεία ταυτόχρονα, σχηματίζοντας πολλά ζεύγη $q\tilde q$. Με αυτόν τον τρόπο προσεγγίζουμε το πρόβλημα των πολύδυμων γεννήσεων ζεύγη κουάρκ-αντικουάρκκαι ο σχηματισμός σκληρών πίδακες κουάρκ.

Ας εξετάσουμε πρώτα τη δομή των ελαφρών αδρονίων, δηλαδή των μεσονίων. Αποτελούνται, όπως έχουμε ήδη πει, από ένα κουάρκ και ένα αντικουάρκ.

Είναι εξαιρετικά σημαντικό και οι δύο σύντροφοι του ζευγαριού να έχουν το ίδιο χρωματικό φορτίο και την ίδια αντιφόρτιση (για παράδειγμα, ένα μπλε κουάρκ και ένα αντι-μπλε αντικουάρκ), έτσι ώστε το ζευγάρι τους, ανεξάρτητα από τις γεύσεις των κουάρκ, να έχει χωρίς χρώμα (και παρατηρούμε μόνο άχρωμα σωματίδια).

Όλα τα κουάρκ και τα αντικουάρκ έχουν σπιν (σε κλάσματα του η), ίσο με 1/2. Επομένως, το συνολικό σπιν ενός συνδυασμού ενός κουάρκ και ενός αντικουάρκ είναι είτε 0 όταν τα σπιν είναι αντιπαράλληλα, είτε 1 όταν τα σπιν είναι παράλληλα μεταξύ τους. Αλλά το σπιν ενός σωματιδίου μπορεί να είναι μεγαλύτερο από 1 εάν τα ίδια τα κουάρκ περιστρέφονται σε ορισμένες τροχιές μέσα στο σωματίδιο.

Στον πίνακα Το σχήμα 3 δείχνει μερικούς ζευγαρωμένους και πιο σύνθετους συνδυασμούς κουάρκ, υποδεικνύοντας σε ποια προηγουμένως γνωστά αδρόνια αντιστοιχεί αυτός ο συνδυασμός κουάρκ.

Από τα καλύτερα μελετημένα επί του παρόντος μεσόνια και συντονισμούς μεσονίων, η μεγαλύτερη ομάδα αποτελείται από ελαφριά μη αρωματικά σωματίδια των οποίων οι κβαντικοί αριθμοί μικρό = ντο = σι= 0. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει περίπου 40 σωματίδια. Ο Πίνακας 3 ξεκινά με pions $\pi$ ±,0, που ανακαλύφθηκαν από τον Άγγλο φυσικό S.F. Πάουελ το 1949. Τα φορτισμένα πιόνια ζουν για περίπου 10 -8 δευτερόλεπτα, διασπώνται σε λεπτόνια σύμφωνα με τα ακόλουθα σχήματα:

$\pi^+ \to \mu + \nu_(\mu)$ και $\pi^- \to \mu^- + \tilde \nu_(\mu)$.

Οι «συγγενείς» τους στον πίνακα. 3 - συντονισμοί $\rho$ ±,0 (μεσόνια rho), σε αντίθεση με τα πιόνια, έχουν σπιν J= 1, είναι ασταθείς και ζουν μόνο για περίπου 10 -23 δευτερόλεπτα. Ο λόγος για την αποσύνθεση του $\rho$ ±,0 είναι η ισχυρή αλληλεπίδραση.

Ο λόγος για τη διάσπαση των φορτισμένων ιόντων οφείλεται στην ασθενή αλληλεπίδραση, δηλαδή στο γεγονός ότι τα κουάρκ που αποτελούν το σωματίδιο είναι σε θέση να εκπέμπουν και να απορροφούν ως αποτέλεσμα ασθενούς αλληλεπίδρασης για μικρό χρονικό διάστημα tσύμφωνα με τη σχέση (4), εικονικά μποζόνια μετρητή: $u \to d + W^+$ ή $d \to u + W^-$, και, σε αντίθεση με τα λεπτόνια, μεταβάσεις ενός κουάρκ μιας γενιάς σε ένα κουάρκ πραγματοποιούνται επίσης μια άλλη γενιά, για παράδειγμα $u \to b + W^+$ ή $u \to s + W^+$, κ.λπ., αν και τέτοιες μεταβάσεις είναι σημαντικά πιο σπάνιες από τις μεταβάσεις σε μια γενιά. Ταυτόχρονα, κατά τη διάρκεια όλων αυτών των μετασχηματισμών, το ηλεκτρικό φορτίο στην αντίδραση διατηρείται.

Μελέτη μεσονίων συμπεριλαμβανομένων μικρό- Και ντο-κουάρκ, οδήγησαν στην ανακάλυψη πολλών δεκάδων παράξενων και γοητευτικών σωματιδίων. Η έρευνά τους διεξάγεται πλέον σε πολλά επιστημονικά κέντρα σε όλο τον κόσμο.

Μελέτη μεσονίων συμπεριλαμβανομένων σι- Και t-τα κουάρκ, ξεκίνησαν εντατικά στους επιταχυντές, και δεν θα μιλήσουμε για αυτά με περισσότερες λεπτομέρειες προς το παρόν.

Ας προχωρήσουμε στην εξέταση των βαρέων αδρονίων, δηλαδή των βαρυονίων. Όλα αποτελούνται από τρία κουάρκ, αλλά αυτά που έχουν και τις τρεις ποικιλίες χρώματος, αφού, όπως τα μεσόνια, όλα τα βαρυόνια είναι άχρωμα. Τα κουάρκ μέσα στα βαρυόνια μπορούν να έχουν τροχιακή κίνηση. Στην περίπτωση αυτή, το συνολικό σπιν του σωματιδίου θα υπερβεί το συνολικό σπιν των κουάρκ, ίσο με 1/2 ή 3/2 (αν τα σπιν και των τριών κουάρκ είναι παράλληλα μεταξύ τους).

Το βαρυόνιο με την ελάχιστη μάζα είναι το πρωτόνιο Π(βλ. Πίνακα 3). Είναι τα πρωτόνια και τα νετρόνια που αποτελούν όλους τους ατομικούς πυρήνες των χημικών στοιχείων. Ο αριθμός των πρωτονίων σε έναν πυρήνα καθορίζει το συνολικό ηλεκτρικό του φορτίο Ζ.

Το άλλο κύριο σωματίδιο των ατομικών πυρήνων είναι το νετρόνιο n. Ένα νετρόνιο είναι ελαφρώς βαρύτερο από ένα πρωτόνιο, είναι ασταθές και σε ελεύθερη κατάσταση, με διάρκεια ζωής περίπου 900 s, διασπάται σε πρωτόνιο, ηλεκτρόνιο και νετρίνο. Στον πίνακα Το σχήμα 3 δείχνει την κατάσταση κουάρκ του πρωτονίου uudκαι νετρόνιο udd. Αλλά με την περιστροφή αυτού του συνδυασμού κουάρκ J= Σχηματίζονται 3/2 συντονισμοί $\Delta^+$ και $D^0$, αντίστοιχα. Όλα τα άλλα βαρυόνια που αποτελούνται από βαρύτερα κουάρκ μικρό, σι, t, και έχουν σημαντικά μεγαλύτερη μάζα. Μεταξύ αυτών, ιδιαίτερο ενδιαφέρον είχε W- -υπερόν, που αποτελείται από τρία παράξενα κουάρκ. Ανακαλύφθηκε πρώτα σε χαρτί, δηλαδή με υπολογισμό, χρησιμοποιώντας ιδέες για τη δομή κουάρκ των βαρυονίων. Όλες οι βασικές ιδιότητες αυτού του σωματιδίου προβλέφθηκαν και στη συνέχεια επιβεβαιώθηκαν με πειράματα.

Πολλά γεγονότα που παρατηρήθηκαν πειραματικά τώρα δείχνουν πειστικά την ύπαρξη κουάρκ. Συγκεκριμένα, μιλάμε για την ανακάλυψη μιας νέας διαδικασίας στην αντίδραση σύγκρουσης ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων, που οδηγεί στον σχηματισμό πίδακες κουάρκ-αντικουάρκ. Ένα διάγραμμα αυτής της διαδικασίας φαίνεται στο Σχ. 4. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε σε επιταχυντές στη Γερμανία και τις ΗΠΑ. Το σχήμα δείχνει την κατεύθυνση των δοκών με βέλη μι+ και μι- , και από το σημείο της σύγκρουσής τους ξεφεύγει ένα κουάρκ qκαι αντικουάρκ $\tilde q$ σε γωνία ζενίθ $\Theta$ προς την κατεύθυνση πτήσης μι+ και μι- . Αυτή η γέννηση ενός ζεύγους $q+\tilde q$ συμβαίνει στην αντίδραση

$$e^+ + e^- \to \gamma_(virt) \to q + \tilde q$$

Όπως έχουμε ήδη πει, μια δέσμη γραμμών ηλεκτρικού ρεύματος (συχνά αποκαλούμενη χορδή) όταν τεντώνεται αρκετά μεγάλα σπάει σε εξαρτήματα.
Στην υψηλή ενέργεια του κουάρκ και του αντικουάρκ, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η χορδή σπάει σε πολλά σημεία, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται δύο στενές δέσμες δευτερευόντων άχρωμων σωματιδίων και προς τις δύο κατευθύνσεις κατά μήκος της γραμμής πτήσης του κουάρκ και του αντικουάρκ. όπως φαίνεται στο Σχ. 4. Τέτοιες δέσμες σωματιδίων ονομάζονται πίδακες. Αρκετά συχνά, παρατηρήθηκε πειραματικά σχηματισμός τριών, τεσσάρων ή περισσότερων πίδακες σωματιδίων ταυτόχρονα.

Σε πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε ενέργειες υπερεπιταχυντών στις κοσμικές ακτίνες, στα οποία συμμετείχε ο συγγραφέας αυτού του άρθρου, ελήφθησαν φωτογραφίες της διαδικασίας σχηματισμού πολλών πίδακες. Το γεγονός είναι ότι το σχοινί ή η χορδή είναι μονοδιάστατα και επομένως τα κέντρα σχηματισμού τριών, τεσσάρων ή περισσότερων πίδακες βρίσκονται επίσης κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής.

Η θεωρία που περιγράφει ισχυρές αλληλεπιδράσεις ονομάζεται κβαντική χρωμοδυναμικήή για συντομία QCD. Είναι πολύ πιο περίπλοκη από τη θεωρία των ηλεκτροασθενών αλληλεπιδράσεων. Το QCD είναι ιδιαίτερα επιτυχημένο στην περιγραφή των λεγόμενων σκληρών διεργασιών, δηλαδή διεργασιών αλληλεπίδρασης σωματιδίων με μεγάλη μεταφορά ορμής μεταξύ των σωματιδίων. Αν και η δημιουργία της θεωρίας δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί, πολλοί θεωρητικοί φυσικοί είναι ήδη απασχολημένοι με τη δημιουργία της «μεγάλης ενοποίησης» - την ενοποίηση της κβαντικής χρωμοδυναμικής και της θεωρίας της ηλεκτροασθενούς αλληλεπίδρασης σε μια ενιαία θεωρία.

Εν κατακλείδι, ας εξετάσουμε εν συντομία εάν έξι λεπτόνια και 18 πολύχρωμα κουάρκ (και τα αντισωματίδιά τους), καθώς και τα κβάντα των θεμελιωδών πεδίων - το φωτόνιο, W ± -, Ζ 0 μποζόνια, οκτώ γκλουόνια και, τέλος, κβάντα του βαρυτικού πεδίου - γκραβιτόνια - ολόκληρο το οπλοστάσιο των πραγματικά στοιχειωδών, ή ακριβέστερα, θεμελιωδών σωματιδίων. Προφανώς όχι. Πιθανότατα, οι περιγραφόμενες εικόνες σωματιδίων και πεδίων αντικατοπτρίζουν μόνο τις τρέχουσες γνώσεις μας. Δεν είναι τυχαίο ότι υπάρχουν ήδη πολλές θεωρητικές ιδέες που περιλαμβάνουν μια μεγάλη ομάδα ακόμη παρατηρούμενων λεγόμενων υπερσυμμετρικών σωματιδίων, μια οκτάδα υπερβαρέων κουάρκ και πολλά άλλα.

Προφανώς, η σύγχρονη φυσική απέχει ακόμη πολύ από την κατασκευή μιας ολοκληρωμένης θεωρίας των σωματιδίων. Ίσως ο μεγάλος φυσικός Άλμπερτ Αϊνστάιν να είχε δίκιο όταν πίστευε ότι μόνο λαμβάνοντας υπόψη τη βαρύτητα, παρά τον φαινομενικά μικρό ρόλο της στον μικρόκοσμο, θα ήταν δυνατή η κατασκευή μιας αυστηρής θεωρίας για τα σωματίδια. Αλλά όλα αυτά είναι ήδη στον 21ο αιώνα ή και αργότερα.

Βιβλιογραφία

1. Okun L.B. Φυσική στοιχειωδών σωματιδίων. Μ.: Nauka, 1988.

2. Kobzarev I.Yu. Βραβευμένοι με Νόμπελ 1979: S. Weinberg, S. Glashow, A. Salam // Nature. 1980. Ν 1. Σ. 84.

3. Zeldovich Ya.B. Ταξινόμηση στοιχειωδών σωματιδίων και κουάρκ όπως παρουσιάζονται για πεζούς // Uspekhi fiz. Sci. 1965. Τ. 8. Σ. 303.

4. Krainov V.P. Σχέση αβεβαιότητας για την ενέργεια και το χρόνο // Soros Educational Journal. 1998. Ν 5. Σ. 77-82.

5. Nambu I. Γιατί δεν υπάρχουν ελεύθερα κουάρκ // Uspekhi fiz. Sci. 1978. Τ. 124. Σ. 146.

6. Zhdanov G.B., Maksimenko V.M., Slavatinsky S.A. Πείραμα "Pamir" // Φύση. 1984. Ν 11. Σ. 24

Κριτής άρθρου L.I. Σαρίτσεβα

S. A. SlavatinskyΙνστιτούτο Φυσικής και Τεχνολογίας της Μόσχας, Dolgoprudny, περιοχή της Μόσχας.

Δομές μικροκόσμων

Προηγουμένως, τα στοιχειώδη σωματίδια ονομάζονταν σωματίδια που αποτελούν μέρος ενός ατόμου και δεν μπορούν να αναλυθούν σε πιο στοιχειώδη συστατικά, δηλαδή ηλεκτρόνια και πυρήνες.

Αργότερα διαπιστώθηκε ότι οι πυρήνες αποτελούνται από απλούστερα σωματίδια - νουκλεόνια(πρωτόνια και νετρόνια), τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από άλλα σωματίδια. Να γιατί τα μικρότερα σωματίδια ύλης άρχισαν να θεωρούνται στοιχειώδη σωματίδια , εξαιρουμένων των ατόμων και των πυρήνων τους .

Μέχρι σήμερα, έχουν ανακαλυφθεί εκατοντάδες στοιχειώδη σωματίδια, κάτι που απαιτεί την ταξινόμηση τους:

– ανά τύπο αλληλεπίδρασης

- κατά τη διάρκεια της ζωής

– μεγαλύτερη πλάτη

Τα στοιχειώδη σωματίδια χωρίζονται στις ακόλουθες ομάδες:

Σύνθετα και θεμελιώδη (χωρίς δομή) σωματίδια

Σύνθετα σωματίδια

Αδρόνια (βαριά)– σωματίδια που συμμετέχουν σε όλους τους τύπους θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων. Αποτελούνται από κουάρκ και χωρίζονται, με τη σειρά τους, σε: μεσόνια– αδρόνια με ακέραιο σπιν, δηλαδή είναι μποζόνια. βαρυόνια– αδρόνια με μισό ακέραιο σπιν, δηλαδή φερμιόνια. Αυτά, συγκεκριμένα, περιλαμβάνουν τα σωματίδια που αποτελούν τον πυρήνα ενός ατόμου - πρωτόνιο και νετρόνιο, δηλ. νουκλεόνια.

Θεμελιώδη (χωρίς δομή) σωματίδια

Λεπτόνια (ελαφριά)– φερμιόνια, που έχουν τη μορφή σημειακών σωματιδίων (δηλαδή δεν αποτελούνται από τίποτα) έως κλίμακες της τάξης των 10 − 18 μ. Δεν συμμετέχουν σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις. Η συμμετοχή σε ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις παρατηρήθηκε πειραματικά μόνο για φορτισμένα λεπτόνια (ηλεκτρόνια, μιόνια, ταυ λεπτόνια) και δεν παρατηρήθηκε για τα νετρίνα.

Κουάρκς– κλασματικά φορτισμένα σωματίδια που αποτελούν τα αδρόνια. Δεν παρατηρήθηκαν στην ελεύθερη κατάσταση.

Μποζόνια μετρητή– σωματίδια μέσω της ανταλλαγής των οποίων πραγματοποιούνται αλληλεπιδράσεις:

– φωτόνιο – ένα σωματίδιο που φέρει ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση.

– οκτώ γκλουόνια – σωματίδια που φέρουν την ισχυρή αλληλεπίδραση.

– τρία ενδιάμεσα διανυσματικά μποζόνια W + , W− και Ζ 0, που ανέχονται αδύναμες αλληλεπιδράσεις.

– το graviton είναι ένα υποθετικό σωματίδιο που μεταφέρει τη βαρυτική αλληλεπίδραση. Η ύπαρξη βαρβιτονίων, αν και δεν έχει ακόμη αποδειχθεί πειραματικά λόγω της αδυναμίας της βαρυτικής αλληλεπίδρασης, θεωρείται αρκετά πιθανή. Ωστόσο, το graviton δεν περιλαμβάνεται στο Καθιερωμένο Μοντέλο των στοιχειωδών σωματιδίων.

Σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, τα θεμελιώδη σωματίδια (ή «αληθινά» στοιχειώδη σωματίδια) που δεν έχουν εσωτερική δομή και πεπερασμένες διαστάσεις περιλαμβάνουν:

Κουάρκ και λεπτόνια

Σωματίδια που παρέχουν θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις: γκραβιτόνια, φωτόνια, διανυσματικά μποζόνια, γκλουόνια.

Ταξινόμηση στοιχειωδών σωματιδίων κατά διάρκεια ζωής:

- σταθερός: σωματίδια των οποίων η διάρκεια ζωής είναι πολύ μεγάλη (στο όριο τείνει στο άπειρο). Αυτά περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια , πρωτόνια , νετρίνο . Τα νετρόνια είναι επίσης σταθερά μέσα στους πυρήνες, αλλά είναι ασταθή έξω από τον πυρήνα.

- ασταθής (οιονεί σταθερό): στοιχειώδη σωματίδια είναι εκείνα τα σωματίδια που διασπώνται λόγω ηλεκτρομαγνητικών και ασθενών αλληλεπιδράσεων και των οποίων η διάρκεια ζωής είναι μεγαλύτερη από 10–20 δευτερόλεπτα. Τέτοια σωματίδια περιλαμβάνουν ελεύθερο νετρόνιο (δηλαδή ένα νετρόνιο έξω από τον πυρήνα ενός ατόμου)

- αντηχήσεις (ασταθής, βραχύβιος). Οι συντονισμοί περιλαμβάνουν στοιχειώδη σωματίδια που διασπώνται λόγω ισχυρών αλληλεπιδράσεων. Η διάρκεια ζωής τους είναι μικρότερη από 10 -20 δευτερόλεπτα.

Ταξινόμηση σωματιδίων με συμμετοχή σε αλληλεπιδράσεις:

- λεπτόνια : Αυτά περιλαμβάνουν τα νετρόνια. Όλοι αυτοί δεν συμμετέχουν στη δίνη των ενδοπυρηνικών αλληλεπιδράσεων, δηλ. δεν υπόκεινται σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις. Συμμετέχουν σε ασθενή αλληλεπίδραση και όσοι έχουν ηλεκτρικό φορτίο συμμετέχουν επίσης στην ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση

- αδρόνια : σωματίδια που υπάρχουν μέσα στον ατομικό πυρήνα και συμμετέχουν σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις. Τα πιο διάσημα από αυτά είναι πρωτόνιο Και νετρόνιο .

Γνωστό σήμερα έξι λεπτόνια :

Στην ίδια οικογένεια με το ηλεκτρόνιο βρίσκονται τα μιόνια και τα σωματίδια ταυ, τα οποία είναι παρόμοια με το ηλεκτρόνιο αλλά έχουν μεγαλύτερη μάζα. Τα μιόνια και τα σωματίδια ταυ είναι ασταθή και τελικά διασπώνται σε πολλά άλλα σωματίδια, συμπεριλαμβανομένου του ηλεκτρονίου

Τρία ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια με μηδενική (ή κοντά στο μηδέν, οι επιστήμονες δεν έχουν αποφασίσει ακόμη για αυτό το σημείο) μάζα, που ονομάζονται νετρίνο . Καθένα από τα τρία νετρίνα (ηλεκτρόνιο νετρίνο, νετρίνο μιονίων, νετρίνο ταυ) είναι ζευγαρωμένο με έναν από τους τρεις τύπους σωματιδίων της οικογένειας ηλεκτρονίων.

Ο πιο διάσημος αδρόνια , πρωτόνια και νετρίνα υπάρχουν εκατοντάδες συγγενείς, που γεννιούνται σε μεγάλους αριθμούς και διασπώνται αμέσως στη διαδικασία των διαφόρων πυρηνικών αντιδράσεων. Με εξαίρεση το πρωτόνιο, είναι όλα ασταθή και μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με τη σύνθεση των σωματιδίων στα οποία διασπώνται:

Εάν υπάρχει ένα πρωτόνιο μεταξύ των τελικών προϊόντων της διάσπασης των σωματιδίων, τότε ονομάζεται βαρυόνιο

Εάν δεν υπάρχει πρωτόνιο μεταξύ των προϊόντων διάσπασης, τότε το σωματίδιο ονομάζεται μεσόνιο .

Η χαοτική εικόνα του υποατομικού κόσμου, που γινόταν πιο περίπλοκη με την ανακάλυψη κάθε νέου αδρονίου, έδωσε τη θέση της σε μια νέα εικόνα με την έλευση της έννοιας των κουάρκ. Σύμφωνα με το μοντέλο των κουάρκ, όλα τα αδρόνια (αλλά όχι τα λεπτόνια) αποτελούνται από ακόμη περισσότερα στοιχειώδη σωματίδια - κουάρκ. Έτσι βαρυόνια (ιδιαίτερα το πρωτόνιο) αποτελούνται από τρία κουάρκ, και μεσόνια - από το ζεύγος κουάρκ - αντικουάρκ.

Δημοφιλή ΑΡΘΡΑ

Η άρνηση όχι με ρήματα (στην προσωπική μορφή, στον αόριστο, στη μορφή του γερουνδίου) γράφεται χωριστά: να μην πάρει, δεν ήταν, δεν γνωρίζοντας, αργά Παρουσίαση, αναφορά στα κύρια χαρακτηριστικά της φιλοσοφίας της αναβίωσης Στυλ μυθοπλασίας Παιδιά της γης Παρουσίαση είμαστε τα παιδιά της γης για το νηπιαγωγείο Παρουσίαση με θέμα τα εμπόδια στην επικοινωνία ολοκληρώθηκε η εργασία από μαθητές Χωρίς επικοινωνία κλειδωνόμαστε μέσα

2023 "kingad.ru" - υπερηχογραφική εξέταση ανθρώπινων οργάνων

Επαφές Χάρτης τοποθεσίας