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 στην πραγματικότητα δεν είναι 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 μελετήθηκαν τώρα ~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.

Στη φύση, υπάρχουν δύο ομάδες σωματιδίων: τα αδρόνια, που 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. Τα μποζόνια έχουν τη δική τους γωνιακή ορμή, που ονομάζεται spin, ίση με την ακέραια τιμή της σταθεράς του Planck $h = 1,05 \cdot 10^(-27) erg \cdot c$. Τα κβάντα του πεδίου και, κατά συνέπεια, οι φορείς της ισχυρής αλληλεπίδρασης είναι γκλουόνια, που συμβολίζονται με το σύμβολο g, τα κβάντα του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου είναι τα γνωστά κβάντα φωτός - φωτόνια, που συμβολίζονται με $\gamma $, και το κβάντα του ασθενούς πεδίου και, κατά συνέπεια, οι φορείς των 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 που έχουν μισό ακέραιο σπιν ίσο με η/2.

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

Κάθε σωματίδιο δίνεται στον πίνακα. Το 1 αντιστοιχεί σε ένα αντισωματίδιο, το οποίο διαφέρει από ένα σωματίδιο μόνο ως προς τα πρόσημα του ηλεκτρικού φορτίου και άλλους κβαντικούς αριθμούς (βλ. Πίνακα 2) και στην 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. 1 συμβολίζονται με ελληνικά και λατινικά γράμματα, δηλαδή: γράμμα $\nu$ - τρία διαφορετικά νετρίνα, γράμματα e - ηλεκτρόνιο, $\mu$ - μιόνιο, $\tau$ - taon, 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 χτισμένο από σωματίδια της πρώτης γενιάς - λεπτόνια και κουάρκ και μποζόνια μετρητή, αλλά, όπως δείχνει η σύγχρονη επιστήμη της ανάπτυξης του Σύμπαντος, στο αρχικό στάδιο της ανάπτυξής του τα σωματίδια και των τριών γενεών έπαιξαν σημαντικό ρόλο.

Λεπτόνια

Ας εξετάσουμε πρώτα 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).

Κοιτάζοντας τον πίνακα. 1 θέτει ακούσια το ερώτημα γιατί η φύση χρειαζόταν τη δημιουργία τριών διαφορετικών νετρίνων. Δεν υπάρχει απάντηση σε αυτό το ερώτημα ακόμη, γιατί δεν έχει δημιουργηθεί μια τέτοια περιεκτική θεωρία για τα θεμελιώδη σωματίδια, η οποία θα υποδείκνυε την αναγκαιότητα και την επάρκεια όλων αυτών των σωματιδίων και θα περιέγραφε τις κύριες ιδιότητές τους. Ίσως αυτό το πρόβλημα να λυθεί στον 21ο αιώνα (ή αργότερα).

Η κατώτατη γραμμή του πίνακα. Το 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 του Περιοδικού Πίνακα που μας είναι γνωστά. 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.

Το ηλεκτρόνιο είναι σταθερό, η κύρια πιθανότητα καταστροφής ενός ηλεκτρονίου είναι ο θάνατός του σε 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 (τα λεγόμενα φωτόνια υψηλής ενέργειας), τα οποία παρασύρουν 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) δείχνει 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 σε μια ουσία και ένα ηλεκτρόνιο σε ηρεμία, ολόκληρη η μάζα της ηρεμίας τους (ίση με 1,22 MeV) περνά στην ενέργεια των $\γάμα$-κβάντα, τα οποία δεν έχουν μάζα ηρεμίας.

Στη δεύτερη γενιά της κάτω σειράς του Πίνακα. 1 βρίσκεται > μιόνιο - ένα σωματίδιο, το οποίο σε όλες τις ιδιότητές του είναι ανάλογο ενός ηλεκτρονίου, αλλά με ανώμαλα μεγάλη μάζα. Η μάζα του μιονίου είναι 207 φορές η μάζα του ηλεκτρονίου. Σε αντίθεση με το ηλεκτρόνιο, το μιόνιο είναι ασταθές. Η ώρα της ζωής του t= 2,2 10 -6 s. Το μιόνιο διασπάται κυρίως 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 το ταόν είναι βαρύτερο από το πρωτόνιο και το νετρόνιο. Η διάρκεια ζωής του είναι 2,9 10 -13 δευτερόλεπτα 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, για παράδειγμα R\u003d 10 -13 εκ. Σε μια τέτοια 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. Μακριά από αυτό.

Είναι αδύναμες δυνάμεις που ευθύνονται 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, πρέπει να προστεθεί ότι η σύγχρονη θεωρία περιγράφει τις ηλεκτρομαγνητικές και τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις με τη βοήθεια μιας ενοποιημένης ηλεκτροασθενούς θεωρίας. Αναπτύχθηκε από τους S. Weinberg, A. Salam και S. Glashow το 1967.

Κουάρκ

Η ίδια η ιδέα των κουάρκ προέκυψε ως αποτέλεσμα μιας λαμπρής προσπάθειας ταξινόμησης μεγάλου αριθμού σωματιδίων που συμμετέχουν σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις και ονομάζονται αδρόνια. Οι M. Gell-Man 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 επί του παρόντος είναι πάνω από εκατό σωματίδια (και ο ίδιος αριθμός αντισωματιδίων). Πολλές δεκάδες σωματίδια δεν έχουν ακόμη καταγραφεί. Όλα τα αδρόνια υποδιαιρούνται σε βαριά σωματίδια που ονομάζονται βαρυόνια, και ονομάζονται μέσοι όροι μεσόνια.

Τα βαρυόνια χαρακτηρίζονται από τον αριθμό του βαρυονίου σι= 1 για σωματίδια και σι = -1 για αντιβαρυόνια. Η γέννηση και η καταστροφή τους συμβαίνουν πάντα σε ζευγάρια: ένα βαρυόνιο και ένα 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 έχει 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 κβαντικούς αριθμούς που είναι ίδιοι για όλα τα κουάρκ - αριθμός σπιν και βαρυονίου, υπάρχουν και άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά τους, όπως το μέγεθος της μάζας ηρεμίας τους Μ, το μέγεθος του ηλεκτρικού φορτίου Q/μι(σε κλάσματα φορτίου ηλεκτρονίων μι\u003d 1,6 · 10 -19 coulomb) και ένα ορισμένο σύνολο κβαντικών αριθμών που χαρακτηρίζει το λεγόμενο γεύση κουάρκ. Αυτά περιλαμβάνουν:

1) την τιμή 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 αντιστοιχεί ρε-κουάρκ. Και τα δύο συστατικά του διπλού έχουν παρόμοιες μάζες και είναι πανομοιότυπα σε όλες τις άλλες ιδιότητες, εκτός από 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 δημιουργία ή η εξαφάνιση περίεργων σωματιδίων λόγω ισχυρών αλληλεπιδράσεων συμβαίνει σε ζεύγη, δηλαδή σε κάθε 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 δεν μπορούσαν 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 ΑΠΟ = +1, ΣΤΟ= -1 και Τ= +1. Τα σωματίδια που αποτελούνται από αυτά τα κουάρκ έχουν πολύ μεγαλύτερη μάζα (> 2 GeV/c2). Έχουν μια μεγάλη ποικιλία σχημάτων αποσύνθεσης με διάρκεια ζωής ~10 -13 s. Μια περίληψη των χαρακτηριστικών όλων των κουάρκ δίνεται στον Πίνακα. 2.

Κάθε κουάρκ στον Πίνακα. Το 2 αντιστοιχεί στο αντικουάρκ του. Για τα αντικουάρκ, όλοι οι κβαντικοί αριθμοί έχουν πρόσημο αντίθετο από αυτό που υποδεικνύεται για ένα κουάρκ. Τα ακόλουθα πρέπει να ειπωθούν για το μέγεθος της μάζας των 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 λόγω της ενέργειας που μεταφέρουν τα γκλουόνια είναι μεγαλύτερη. 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.

(όπου μιείναι η ενέργεια ενός εικονικού ζεύγους), που συμβαίνει με παραβίαση 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 είναι ιδιοκτήτες των αντίστοιχων ισχυρών φορτίων. 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: υπό όρους 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, δίνει ένα λευκό χρώμα, δηλαδή λευκαίνει το σωματίδιο. Όλα τα παρατηρούμενα αδρόνια είναι άχρωμα.

Οι αλληλεπιδράσεις κουάρκ πραγματοποιούνται από οκτώ διαφορετικά γκλουόνια. Ο όρος "γκλουόν" σημαίνει κόλλα σε μετάφραση από τα 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 απορρόφησε 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, από την παρουσία κορυφών στην εξάρτηση του πιθανότητα αλληλεπίδρασης διαφόρων σωματιδίων μεταξύ τους στην ενέργεια. Το Σχήμα 1 εξηγεί τι έχει ειπωθεί. 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, φαίνεται μια κορυφή στην πορεία της διατομής. Το πλάτος του είναι $\Gamma = 110$ MeV και η συνολική μάζα σωματιδίων $\Delta^(++)$ 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 σωματιδίων στο σύστημα του κέντρου μάζας τους. Οι περισσότεροι συντονισμοί μπορούν να θεωρηθούν ως μια διεγερμένη κατάσταση σταθερών σωματιδίων, καθώς 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

Θα αρχίσουμε να περιγράφουμε το μοντέλο κουάρκ των αδρονίων από το σχέδιο γραμμών πεδίου που προέρχονται από μια πηγή - ένα κουάρκ με χρωματικό 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 - ένα ηλεκτρικό φορτίο σαν ανεμιστήρας, επειδή τα εικονικά φωτόνια που εκπέμπονται ταυτόχρονα από την πηγή δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Το αποτέλεσμα είναι ο νόμος του Coulomb.

Σε αντίθεση με αυτήν την εικόνα, τα ίδια τα γκλουόνια έχουν χρωματικά φορτία και αλληλεπιδρούν έντονα μεταξύ τους. Ως αποτέλεσμα, αντί για ανεμιστήρα γραμμών δύναμης, έχουμε μια δέσμη, που φαίνεται στο Σχ. 2, σι. Το σχοινί τεντώνεται μεταξύ του κουάρκ και του 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.
Ένα τέτοιο σχέδιο αλληλεπίδρασης αντιστοιχεί στην εξάρτηση της δυναμικής ενέργειας αλληλεπίδρασης μεταξύ των κουάρκ από την απόσταση μεταξύ τους, που φαίνεται στο Σχ. 3. Δηλαδή: μέχρι απόσταση R> 10 -13 cm, η εξάρτηση U(R) έχει χαρακτήρα σχήματος χοάνης και η ισχύς του χρωματικού φορτίου σε αυτό το εύρος αποστάσεων είναι σχετικά μικρή, έτσι ώστε τα κουάρκ σε R> 10 -15 cm στην πρώτη προσέγγιση μπορούν να θεωρηθούν ως ελεύθερα, μη αλληλεπιδρώντα σωματίδια. Αυτό το φαινόμενο έχει το ειδικό όνομα της ασυμπτωτικής ελευθερίας των κουάρκ στο μικρό R. Ωστόσο, όταν Rπερισσότερο από κάποια κρίσιμη τιμή $R_(cr) \περίπου 10^(-13)$ cm U(R) γίνεται ευθέως ανάλογο της τιμής R. Από αυτό προκύπτει άμεσα ότι η δύναμη φά = -dU/dR= const, δηλαδή, δεν εξαρτάται από την απόσταση. Καμία άλλη αλληλεπίδραση που έχουν μελετήσει προηγουμένως οι φυσικοί δεν είχε τέτοια 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 τεράστιας τιμής κοντά στο 20 τόνους.Σε 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 έγχρωμων δυνάμεων στη φύση έχει ανοίξει ενώπιον των φυσικών, 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 αυτή την ερώτηση είναι όχι.

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, η δέσμη των γραμμών πεδίου σπάει, αφού είναι ενεργειακά πιο κερδοφόρο να σχηματιστεί ένα σπάσιμο με τη γέννηση ενός ζεύγους σωματιδίων κουάρκ-αντικουάρκ. Αυτό συμβαίνει όταν η δυναμική ενέργεια στο σπάσιμο 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, σε.

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 της μη εκτόξευσης των κουάρκ ονομάζεται περιορισμός. Σε υψηλές ενέργειες, μπορεί να είναι πιο πλεονεκτικό για τη δέσμη να σπάσει ταυτόχρονα σε πολλά σημεία, σχηματίζοντας ένα σύνολο ζευγών $q \tilde q$. Με αυτόν τον τρόπο έχουμε προσεγγίσει 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), ώστε το ζευγάρι τους, ανεξάρτητα από τις γεύσεις κουάρκ, να μην έχει 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 του συνδυασμού ενός κουάρκ με ένα 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 κατά μήκος κάποιων τροχιών μέσα στο σωματίδιο.

Στον πίνακα. Το σχήμα 3 δείχνει μερικούς ζευγαρωμένους και πιο σύνθετους συνδυασμούς κουάρκ με ένδειξη 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 ελαφρά μη αρωματικά σωματίδια, των οποίων οι κβαντικοί αριθμοί μικρό = ντο = σι= 0. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει περίπου 40 σωματίδια. Ο Πίνακας 3 ξεκινά με πιόνια $\pi$ ±,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 περίπου 10 -23 s. Ο λόγος για την αποσύνθεση $\rho$ ±,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 της 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, υπάρχουν επίσης μεταβάσεις ενός κουάρκ μιας γενιάς σε ένα κουάρκ άλλης γενιάς, για παράδειγμα $u \to b + W^+$ ή $u \to s + W^+$, κ.λπ., αν και τέτοιες μεταβάσεις είναι πολύ πιο σπάνιες από τις μεταβάσεις σε μια γενιά. Ταυτόχρονα, κατά τη διάρκεια όλων αυτών των μετασχηματισμών, το ηλεκτρικό φορτίο στην αντίδραση διατηρείται.

Η μελέτη των μεσονίων, συμπεριλαμβανομένων μικρό- και ντο-κουάρκ, οδήγησαν στην ανακάλυψη πολλών δεκάδων παράξενων και γοητευτικών σωματιδίων. Η έρευνά τους διεξάγεται πλέον σε πολλά επιστημονικά κέντρα του κόσμου.

Η μελέτη των μεσονίων, συμπεριλαμβανομένων σι- και t-τα κουάρκ, ξεκίνησαν εντατικά στους επιταχυντές και δεν θα μιλήσουμε πιο αναλυτικά για την ώρα.

Ας προχωρήσουμε στην εξέταση των βαρέων αδρονίων, δηλαδή των βαρυονίων. Όλα αποτελούνται από τρία κουάρκ, αλλά αυτά που έχουν και τα τρία χρώματα, 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). Από πρωτόνια και νετρόνια αποτελούνται όλοι οι ατομικοί πυρήνες των χημικών στοιχείων. Ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα καθορίζει το συνολικό ηλεκτρικό φορτίο του Ζ.

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

Πολλά γεγονότα που παρατηρήθηκαν πειραματικά τώρα μιλούν πειστικά για την ύπαρξη κουάρκ. Συγκεκριμένα, μιλάμε για την ανακάλυψη μιας νέας διαδικασίας στην αντίδραση σύγκρουσης ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων, που οδηγεί στον σχηματισμό πίδακες κουάρκ-αντικουάρκ. Το σχήμα αυτής της διαδικασίας φαίνεται στο σχ. 4. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε σε επιταχυντές στη Γερμανία και τις ΗΠΑ. Τα βέλη δείχνουν τις κατευθύνσεις των δοκών στο σχήμα μι+ και μι- , και ένα κουάρκ εκπέμπεται από το σημείο της σύγκρουσής τους qκαι ένα αντικουάρκ $\tilde q$ σε γωνία ζενίθ $\Theta$ προς την κατεύθυνση της πτήσης μι+ και μι- . Αυτό το ζεύγος $q+\tilde q$ παράγεται στην αντίδραση

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

Όπως έχουμε ήδη πει, ένα τουρνικέ γραμμών δύναμης (πιο συχνά λένε μια χορδή) σπάει στα εξαρτήματά του με αρκετά μεγάλη τάση.
Στις υψηλές ενέργειες του κουάρκ και του αντικουάρκ, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η χορδή σπάει σε πολλά σημεία, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται δύο στενές δέσμες δευτερογενών 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. Ο σχηματισμός τριών, τεσσάρων ή περισσότερων πίδακες σωματιδίων ταυτόχρονα παρατηρείται αρκετά συχνά στο πείραμα.

Σε πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε ενέργειες υπερεπιτάχυνσης στις κοσμικές ακτίνες, στα οποία συμμετείχε και ο συγγραφέας αυτού του άρθρου, λήφθηκαν φωτογραφίες της διαδικασίας σχηματισμού πολλών πίδακες, όπως λέγαμε. Το γεγονός είναι ότι ένα σχοινί ή μια 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 συντομογραφία QCD. Είναι πολύ πιο περίπλοκο από τη θεωρία των ηλεκτροαδύναμων αλληλεπιδράσεων. Το QCD είναι ιδιαίτερα επιτυχημένο στην περιγραφή των λεγόμενων σκληρών διεργασιών, δηλαδή των διαδικασιών 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 σταθούμε εν συντομία στο αν έξι λεπτόνια και 18 πολύχρωμα κουάρκ (και τα αντισωματίδιά τους), καθώς και κβάντα θεμελιωδών πεδίων, εξαντλούν το φωτόνιο, W ± -, Ζ 0 -μποζόνια, οκτώ γκλουόνια και, τέλος, κβάντα του βαρυτικού πεδίου - γκραβιτόνια - ολόκληρο το οπλοστάσιο των πραγματικά στοιχειωδών, ακριβέστερα, θεμελιωδών σωματιδίων. Προφανώς όχι. Πιθανότατα, οι περιγραφόμενες εικόνες σωματιδίων και πεδίων είναι μόνο μια αντανάκλαση της τρέχουσας γνώσης μας. Δεν είναι τυχαίο ότι υπάρχουν ήδη πολλές θεωρητικές ιδέες στις οποίες εισάγεται μια μεγάλη ομάδα 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, πιστεύοντας ότι μόνο λαμβάνοντας υπόψη τη βαρύτητα, παρά τον φαινομενικά μικρό ρόλο της στον μικρόκοσμο, θα επέτρεπε την οικοδόμηση 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. Μόσχα: Nauka, 1988.

2. Kobzarev I.Yu. Βραβευθέντες με το βραβείο Νόμπελ το 1979: S. Weinberg, S. Glashow, A. Salam // Priroda. 1980. Ν 1. S. 84.

3. Zeldovich Ya.B. Ταξινόμηση στοιχειωδών σωματιδίων και κουάρκ στην παρουσίαση για πεζούς // Uspekhi nat. Επιστήμες. 1965. Τ. 8. Σ. 303.

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

5. I. Nambu, «Γιατί δεν υπάρχουν ελεύθερα κουάρκ», Usp. Phys. Επιστήμες. 1978. V. 124. S. 146.

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

Κριτής άρθρου L.I. Σαρίτσεφ

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

Δομές του μικροκόσμου

Παλαιότερα, τα στοιχειώδη σωματίδια ονομάζονταν σωματίδια που αποτελούν το άτομο και είναι αδιάσπαστα 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 στοιχειώδη σωματίδια άρχισαν να θεωρούνται τα μικρότερα σωματίδια της ύλης , εξαιρουμένων των ατόμων και των πυρήνων τους .

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

– ανά τύπο αλληλεπιδράσεων

- κατά τη διάρκεια της ζωής

- το μέγεθος της πλάτης

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 υποδιαιρούνται, με τη σειρά τους, σε: μεσόνια- αδρόνια με ακέραιο σπιν, δηλαδή μποζόνια. βαρυόνια- αδρόνια με μισό ακέραιο σπιν, δηλαδή φερμιόνια. Αυτά περιλαμβάνουν, ειδικότερα, τα σωματίδια που αποτελούν τον πυρήνα ενός ατόμου - το πρωτόνιο και το 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.

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

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

– φωτόνιο – σωματίδιο που φέρει ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση.

- οκτώ γκλουόνια - σωματίδια που φέρουν την ισχυρή αλληλεπίδραση.

είναι τρία ενδιάμεσα διανυσματικά μποζόνια W + , W− και Ζ 0 , που φέρει ασθενή αλληλεπίδραση.

– το graviton είναι ένα υποθετικό σωματίδιο που φέρει 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 πεπερασμένα μεγέθη 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 (τείνει στο άπειρο στο όριο). Αυτά περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια , πρωτόνια , νετρίνο . Τα νετρόνια είναι επίσης σταθερά μέσα στους πυρήνες, αλλά είναι ασταθή έξω από τον πυρήνα.

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

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

Ταξινόμηση σωματιδίων με συμμετοχή σε αλληλεπιδράσεις:

- λεπτόνια : Ανάμεσά τους είναι και τα νετρόνια. Όλοι αυτοί δεν συμμετέχουν στη δίνη των ενδοπυρηνικών αλληλεπιδράσεων, δηλ. δεν υπόκειται σε ισχυρή αλληλεπίδραση. Συμμετέχουν στην ασθενή αλληλεπίδραση και έχοντας ηλεκτρικό φορτίο συμμετέχουν στην ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση.

- αδρόνια : σωματίδια που υπάρχουν μέσα στον ατομικό πυρήνα και συμμετέχουν στην ισχυρή αλληλεπίδραση. Τα πιο διάσημα από αυτά είναι πρωτόνιο και νετρόνιο .

Επί του παρόντος γνωστό έξι λεπτόνια :

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

Τρία ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια με μηδενική (ή κοντά στο μηδέν, οι επιστήμονες δεν έχουν αποφασίσει ακόμη για αυτό το θέμα) μάζα, που ονομάζονται νετρίνο . Καθένα από τα τρία νετρίνα (ηλεκτρόνιο νετρίνο, νετρίνο μιονίου, 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 πολλούς και αμέσως αποσυντίθενται στη διαδικασία 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 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 εμφάνιση 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 ένα ζεύγος κουάρκ-αντικουάρκ.

Δημοφιλή ΑΡΘΡΑ

Η άρνηση όχι με ρήματα (σε προσωπική μορφή, σε αόριστο, με τη μορφή γερουνδίου) γράφεται χωριστά: δεν παίρνω, δεν ήταν, δεν γνωρίζω, αργά Παρουσίαση, αναφορά βασικά χαρακτηριστικά της φιλοσοφίας της αναγέννησης Στυλ μυθοπλασίας Παιδιά της γης Παρουσίαση είμαστε τα παιδιά της γης για τον κήπο Παρουσίαση με θέμα τα εμπόδια στην επικοινωνία η εργασία έγινε από μαθητές Χωρίς επικοινωνία κλειδωνόμαστε.

2022 "kingad.ru" - υπερηχογραφική εξέταση ανθρώπινων οργάνων

Επαφές χάρτης τοποθεσίας