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Particella fondamentale con carica elettrica. particella fondamentale
SULLA COMPRENSIONE DEL MOVIMENTO DELLA MATERIA, DELLA SUA CAPACITÀ DI AUTOSVILUPPO, NONCHÉ DELLA COMUNICAZIONE E DELL'INTERAZIONE DI OGGETTI MATERIALI NELLE MODERNE SCIENZE NATURALI Tsyupka VP Istituto statale autonomo per l'istruzione di istruzione professionale superiore "Belgorod State National Research University" (NRU "BelSU")
1. Movimento della materia
“Una proprietà integrale della materia è il movimento” 1 , che è una forma di esistenza della materia e si manifesta in ogni suo cambiamento. Dall'indistruttibilità e indistruttibilità della materia e dei suoi attributi, compreso il movimento, ne consegue che il movimento della materia esiste per sempre ed è infinitamente diverso nella forma delle sue manifestazioni. L'esistenza di qualsiasi oggetto materiale si manifesta nel suo movimento, cioè in ogni cambiamento che avviene con esso. Nel corso del cambiamento, alcune proprietà di un oggetto materiale cambiano sempre. Poiché la totalità di tutte le proprietà di un oggetto materiale, che ne caratterizza la certezza, l'individualità, la caratteristica in un particolare momento nel tempo, corrisponde al suo stato, si scopre che il movimento di un oggetto materiale è accompagnato da un cambiamento nei suoi stati . La modifica delle proprietà può andare così lontano che un oggetto materiale può diventare un altro oggetto materiale. "Ma un oggetto materiale non può mai trasformarsi in una proprietà" (ad esempio, massa, energia) e "proprietà - in un oggetto materiale" 2, perché solo la materia in movimento può essere una sostanza mutevole. Nelle scienze naturali, il movimento della materia è anche chiamato fenomeno naturale (fenomeno naturale). È noto che “senza movimento non c'è materia” 3 così come senza materia non può esserci movimento. Il moto della materia può essere espresso quantitativamente. La misura quantitativa universale del movimento della materia, così come di qualsiasi oggetto materiale, è l'energia, che esprime l'attività propria della materia e di qualsiasi oggetto materiale. Quindi, l'energia è una delle proprietà della materia in movimento e l'energia non può essere al di fuori della materia, separata da essa. L'energia è in una relazione equivalente con la massa. Pertanto, la massa può caratterizzare non solo la quantità di una sostanza, ma anche il grado della sua attività. Dal fatto che il moto della materia esiste da sempre ed è infinitamente diverso nella forma delle sue manifestazioni, ne consegue inesorabilmente che l'energia che caratterizza quantitativamente il moto della materia esiste anche eternamente (increata e indistruttibile) e infinitamente diversa nella forma delle sue manifestazioni . "Così, l'energia non scompare e non riappare, cambia solo da una forma all'altra" 1 in accordo con il cambiamento dei tipi di movimento. Si osservano vari tipi (forme) di movimento della materia. Possono essere classificati tenendo conto dei cambiamenti nelle proprietà degli oggetti materiali e delle caratteristiche del loro impatto reciproco. Il movimento del vuoto fisico (campi fondamentali liberi nello stato normale) si riduce al fatto che esso devia sempre leggermente in direzioni diverse dal suo equilibrio, come se “tremasse”. Come risultato di tali eccitazioni spontanee a bassa energia (deviazioni, perturbazioni, fluttuazioni), si formano particelle virtuali, che si dissolvono immediatamente nel vuoto fisico. Questo è lo stato energetico più basso (di base) del vuoto fisico in movimento, la sua energia è vicina allo zero. Ma il vuoto fisico può per qualche tempo in qualche luogo entrare in uno stato eccitato, caratterizzato da un certo eccesso di energia. Con tali significative eccitazioni ad alta energia (deviazioni, perturbazioni, fluttuazioni) del vuoto fisico, le particelle virtuali possono completare il loro aspetto e quindi le vere particelle fondamentali di vario tipo escono dal vuoto fisico e, di regola, in coppia ( avente una carica elettrica sotto forma di particella e un'antiparticella con cariche elettriche di segno opposto, ad esempio sotto forma di coppia elettrone-positrone). Le singole eccitazioni quantistiche di vari campi fondamentali liberi sono particelle fondamentali. I campi fondamentali fermionici (spinor) possono dare origine a 24 fermioni (6 quark e 6 antiquark, oltre a 6 leptoni e 6 antileptoni), che sono divisi in tre generazioni (famiglie). Nella prima generazione, quark up e down (e antiquark), così come i leptoni, un elettrone e un neutrino elettronico (e un positrone con un antineutrino elettronico), formano la materia ordinaria (e l'antimateria raramente rilevata). Nella seconda generazione, i quark charmed e strani (e antiquark), così come i leptoni, il muone e il muone neutrino (e l'antimuone con il muone antineutrino), hanno una massa maggiore (maggiore carica gravitazionale). Nella terza generazione, veri e adorabili quark (e antiquark), così come leptoni taon e taon neutrino (e antitaon con taon antineutrino). I fermioni di seconda e terza generazione non partecipano alla formazione della materia ordinaria, sono instabili e decadono con la formazione dei fermioni di prima generazione. I campi fondamentali bosonici (di gauge) possono generare 18 tipi di bosoni: campo gravitazionale - gravitoni, campo elettromagnetico - fotoni, campo di interazione debole - 3 tipi di "vioni" 1 , campo di gluoni - 8 tipi di gluoni, campo di Higgs - 5 tipi di Higgs bosoni. Il vuoto fisico in uno stato di energia sufficientemente alta (eccitato) è in grado di generare molte particelle fondamentali con un'energia significativa, sotto forma di un mini-universo. Per la sostanza del microcosmo, il movimento è ridotto: alla distribuzione, collisione e trasformazione reciproca di particelle elementari; la formazione di nuclei atomici da protoni e neutroni, il loro movimento, collisione e cambiamento; la formazione di atomi da nuclei atomici ed elettroni, il loro movimento, collisione e cambiamento, compreso il salto di elettroni da un orbitale atomico all'altro e la loro separazione dagli atomi, l'aggiunta di elettroni in eccesso; la formazione di molecole dagli atomi, il loro movimento, collisione e cambiamento, inclusa l'aggiunta di nuovi atomi, il rilascio di atomi, la sostituzione di alcuni atomi con altri, il cambiamento nella disposizione degli atomi l'uno rispetto all'altro nella molecola.
Per la sostanza del macrocosmo e del megamondo, il movimento è ridotto a spostamento, collisione, deformazione, distruzione, unificazione dei vari corpi, nonché ai loro più diversi mutamenti. Se il movimento di un oggetto materiale (un campo quantizzato o un oggetto materiale) è accompagnato da un cambiamento solo nelle sue proprietà fisiche, ad esempio frequenza o lunghezza d'onda per un campo quantizzato, velocità istantanea, temperatura, carica elettrica per un oggetto materiale, allora tale movimento è indicato come una forma fisica. Se il movimento di un oggetto materiale è accompagnato da un cambiamento nelle sue proprietà chimiche, ad esempio solubilità, combustibilità, acidità, allora tale movimento viene definito forma chimica. Se il movimento riguarda il cambiamento degli oggetti del mega-mondo (oggetti cosmici), allora tale movimento è indicato come una forma astronomica. Se il movimento riguarda un cambiamento negli oggetti dei gusci di terra profonda (interno della terra), allora tale movimento è indicato come una forma geologica. Se il movimento riguarda un cambiamento negli oggetti del guscio geografico che unisce tutti i gusci terrestri di superficie, allora tale movimento è indicato come una forma geografica. Il movimento dei corpi viventi e dei loro sistemi nella forma delle loro varie manifestazioni vitali è indicato come una forma biologica. Il movimento di oggetti materiali, accompagnato da un cambiamento nelle proprietà socialmente significative con la partecipazione obbligatoria di una persona, ad esempio l'estrazione di minerale di ferro e la produzione di ferro e acciaio, la coltivazione di barbabietole da zucchero e la produzione di zucchero, è indicato come una forma socialmente determinata di movimento. Il movimento di qualsiasi oggetto materiale non può sempre essere attribuito a una qualsiasi forma. È complesso e vario. Anche il movimento fisico inerente agli oggetti materiali da un campo quantizzato ai corpi può includere diverse forme. Ad esempio, l'urto elastico (collisione) di due corpi solidi sotto forma di palle da biliardo include sia il cambiamento della posizione delle palle l'una rispetto all'altra e del tavolo nel tempo, sia la rotazione delle palle e l'attrito di le sfere sulla superficie del tavolo e dell'aria, e il movimento delle particelle di ciascuna sfera, e cambiamento praticamente reversibile nella forma delle sfere durante l'urto elastico, e lo scambio di energia cinetica con la sua parziale conversione nell'energia interna di le palline durante l'urto elastico, e il trasferimento di calore tra le palline, l'aria e la superficie del tavolo, e il possibile decadimento radioattivo dei nuclei di isotopi instabili contenuti nelle palline, e la penetrazione di raggi cosmici di neutrini attraverso le palline, ecc. Con lo sviluppo della materia e l'emergere di oggetti materiali chimici, astronomici, geologici, geografici, biologici e socialmente condizionati, le forme del movimento diventano più complesse e diverse. Così, nel movimento chimico si possono vedere sia forme fisiche di movimento che forme chimiche qualitativamente nuove, non riducibili a fisiche. Nel movimento di oggetti astronomici, geologici, geografici, biologici e socialmente condizionati, si possono vedere forme di movimento sia fisiche che chimiche, nonché qualitativamente nuove, non riducibili a fisiche e chimiche, rispettivamente astronomiche, geologiche, geografiche, biologiche o socialmente forme di movimento condizionate. Allo stesso tempo, le forme inferiori del movimento della materia non differiscono in oggetti materiali di vari gradi di complessità. Ad esempio, il movimento fisico delle particelle elementari, dei nuclei atomici e degli atomi non differisce negli oggetti materiali astronomici, geologici, geografici, biologici o socialmente condizionati. Nello studio di forme complesse di movimento vanno evitati due estremi. In primo luogo, lo studio di una forma complessa di movimento non può essere ridotto a semplici forme di movimento; una forma complessa di movimento non può essere derivata da quelle semplici. Ad esempio, il movimento biologico non può essere derivato esclusivamente dalle forme fisiche e chimiche del movimento, ignorando le stesse forme biologiche del movimento. E in secondo luogo, non ci si può limitare a studiare solo forme complesse di movimento, ignorando quelle semplici. Ad esempio, lo studio del movimento biologico è un buon complemento allo studio delle forme fisiche e chimiche del movimento che si manifestano in questo caso.
2. La capacità della materia di auto-sviluppo
Come è noto, l'autosviluppo della materia, e la materia è capace di autosviluppo, è caratterizzato da una complicazione graduale spontanea, diretta e irreversibile delle forme della materia in movimento. L'autosviluppo spontaneo della materia significa che il processo di complicazione graduale delle forme della materia in movimento avviene da solo, naturalmente, senza la partecipazione di forze innaturali o soprannaturali, il Creatore, a causa di cause naturali interne. La direzione dell'autosviluppo della materia significa una sorta di canalizzazione del processo di graduale complicazione delle forme della materia in movimento da una delle sue forme che esisteva prima a un'altra forma apparsa dopo: per ogni nuova forma di materia in movimento, tu può trovare la forma precedente di materia in movimento che le ha dato un inizio, e viceversa, per qualsiasi forma precedente di materia in movimento, puoi trovare una nuova forma di materia in movimento che è sorta da essa. Allo stesso tempo, la forma precedente di materia in movimento è sempre esistita prima della nuova forma di materia in movimento che ne è derivata, la forma precedente è sempre più antica della nuova forma che ne è derivata. A causa della canalizzazione dell'autosviluppo della materia in movimento, sorgono particolari serie di graduale complicazione delle sue forme, che mostrano in quale direzione, e anche attraverso quali forme intermedie (transizionali), è proceduto lo sviluppo storico dell'una o dell'altra forma di materia in movimento . L'irreversibilità dell'autosviluppo della materia fa sì che il processo di graduale complicazione delle forme della materia in movimento non possa andare nella direzione opposta, a ritroso: una nuova forma di materia in movimento non può dar luogo alla forma di materia in movimento che l'ha preceduta, da cui è sorto, ma può diventare la forma precedente per nuove forme. E se improvvisamente una nuova forma di materia in movimento risulta essere molto simile a una delle forme che l'hanno preceduta, ciò non significa che la materia in movimento abbia iniziato a svilupparsi autonomamente nella direzione opposta: è apparsa la precedente forma di materia in movimento molto prima, e la nuova forma di materia in movimento, pari e molto simile ad essa, apparve molto più tardi ed è, sebbene simile, ma una forma fondamentalmente diversa di materia in movimento.
3. Comunicazione e interazione di oggetti materiali
Le proprietà integrali della materia sono la comunicazione e l'interazione, che sono la causa del suo movimento. Poiché la connessione e l'interazione sono la causa del movimento della materia, quindi la connessione e l'interazione, come il movimento, sono universali, cioè inerenti a tutti gli oggetti materiali, indipendentemente dalla loro natura, origine e complessità. Tutti i fenomeni nel mondo materiale sono determinati (nel senso di essere condizionati) da connessioni e interazioni materiali naturali, nonché da leggi oggettive della natura, che riflettono le leggi di connessione e interazione. “In questo senso, non c'è nulla di soprannaturale e di assolutamente opposto alla materia nel mondo”. 1 L'interazione, come il movimento, è una forma di essere (esistenza) della materia. L'esistenza di tutti gli oggetti materiali si manifesta nell'interazione. Per qualsiasi “oggetto materiale, esistere significa in qualche modo manifestarsi in relazione ad altri oggetti materiali, interagendo con essi, trovandosi in connessioni e relazioni oggettive con essi. Se un ipotetico “oggetto materiale che non si manifesterebbe in alcun modo in relazione ad altri oggetti materiali, non fosse ad essi associato in alcun modo, non interagisse con essi, allora non esisterebbe per questi altri oggetti materiali. "Ma anche la nostra ipotesi su di lui non potrebbe basarsi su nulla, poiché a causa della mancanza di interazione non avremmo informazioni su di lui". 2 L'interazione è un processo di influenza reciproca di alcuni oggetti materiali su altri con lo scambio di energia. L'interazione di oggetti reali può essere diretta, ad esempio, nella forma di una collisione (collisione) di due corpi solidi. E può succedere a distanza. In questo caso, l'interazione di oggetti reali è fornita dai campi fondamentali bosonici (gauge) ad essi associati. Un cambiamento in un oggetto materiale provoca l'eccitazione (deviazione, perturbazione, fluttuazione) del corrispondente campo fondamentale bosonico (indicatore) ad esso associato, e questa eccitazione si propaga sotto forma di un'onda con una velocità finita non superiore alla velocità della luce nel vuoto (quasi 300 mila km / Con). L'interazione di oggetti reali a distanza, secondo il meccanismo del campo quantistico di trasferimento dell'interazione, è di natura di scambio, poiché l'interazione è trasferita da particelle portatrici sotto forma di quanti del corrispondente campo fondamentale bosonico (gauge). Diversi bosoni come particelle portatrici di interazione sono eccitazioni (deviazioni, perturbazioni, fluttuazioni) dei corrispondenti campi fondamentali bosonici (gauge): durante l'emissione e l'assorbimento di un oggetto materiale, sono reali e durante la propagazione sono virtuali. Si scopre che in ogni caso l'interazione di oggetti materiali, anche a distanza, è un'azione a corto raggio, poiché viene eseguita senza lacune, vuoti. L'interazione di una particella con un'antiparticella di materia è accompagnata dalla loro annientamento, cioè dalla loro trasformazione nel corrispondente campo fondamentale fermionico (spinor). In questo caso, la loro massa (energia gravitazionale) viene convertita nell'energia del corrispondente campo fondamentale fermionico (spinore). Le particelle virtuali del vuoto fisico eccitato (deviando, perturbando, "tremante") possono interagire con particelle reali, come se le avvolgessero, accompagnandole nella forma della cosiddetta schiuma quantistica. Ad esempio, come risultato dell'interazione degli elettroni di un atomo con particelle virtuali del vuoto fisico, si verifica un certo spostamento dei loro livelli di energia negli atomi, mentre gli elettroni stessi eseguono movimenti oscillatori di piccola ampiezza. Esistono quattro tipi di interazioni fondamentali: gravitazionale, elettromagnetica, debole e forte. "L'interazione gravitazionale si manifesta nell'attrazione reciproca ... di oggetti materiali aventi una massa" 1 di riposo, cioè oggetti materiali, a qualsiasi grande distanza. Si presume che il vuoto fisico eccitato, che genera molte particelle fondamentali, sia in grado di manifestare repulsione gravitazionale. L'interazione gravitazionale è trasportata dai gravitoni del campo gravitazionale. Il campo gravitazionale collega corpi e particelle con massa a riposo. Non è richiesto alcun mezzo per la propagazione di un campo gravitazionale sotto forma di onde gravitazionali (gravitoni virtuali). L'interazione gravitazionale è la più debole nella sua forza, quindi è insignificante nel micromondo a causa dell'insignificanza delle masse di particelle, nel macrocosmo la sua manifestazione è evidente e provoca, ad esempio, la caduta di corpi sulla Terra, e nel megamondo svolge un ruolo di primo piano per le enormi masse dei corpi del megamondo e prevede, ad esempio, la rotazione della Luna e dei satelliti artificiali attorno alla Terra; la formazione e il movimento di pianeti, planetoidi, comete e altri corpi nel sistema solare e la sua integrità; la formazione e il movimento delle stelle nelle galassie - sistemi stellari giganti, inclusi fino a centinaia di miliardi di stelle, collegati da gravitazione reciproca e un'origine comune, nonché la loro integrità; l'integrità degli ammassi di galassie - sistemi di galassie relativamente ravvicinate collegate da forze gravitazionali; l'integrità della Metagalassia - un sistema di tutti gli ammassi conosciuti di galassie, collegati da forze gravitazionali, come parte studiata dell'Universo, l'integrità dell'intero Universo. L'interazione gravitazionale determina la concentrazione della materia dispersa nell'Universo e la sua inclusione in nuovi cicli di sviluppo. "L'interazione elettromagnetica è dovuta a cariche elettriche e viene trasmessa" 1 dai fotoni del campo elettromagnetico su qualsiasi grande distanza. Un campo elettromagnetico collega corpi e particelle che hanno cariche elettriche. Inoltre, le cariche elettriche stazionarie sono collegate solo dalla componente elettrica del campo elettromagnetico sotto forma di campo elettrico e le cariche elettriche mobili sono collegate sia dalle componenti elettriche che magnetiche del campo elettromagnetico. Per la propagazione di un campo elettromagnetico sotto forma di onde elettromagnetiche, non è richiesto alcun mezzo aggiuntivo, poiché "un campo magnetico variabile genera un campo elettrico alternato, che, a sua volta, è fonte di un campo magnetico alternato" 2 . “L'interazione elettromagnetica può manifestarsi sia come attrazione (tra cariche opposte) sia come repulsione (tra” 3 cariche simili). L'interazione elettromagnetica è molto più forte di quella gravitazionale. Si manifesta sia nel microcosmo, sia nel macrocosmo e nel megamondo, ma il ruolo principale gli appartiene nel macrocosmo. L'interazione elettromagnetica assicura l'interazione degli elettroni con i nuclei. L'interazione interatomica e intermolecolare è elettromagnetica, grazie ad essa, ad esempio, esistono molecole e viene eseguita la forma chimica del movimento della materia, esistono corpi e si determinano i loro stati di aggregazione, elasticità, attrito, tensione superficiale di un liquido, visione funzioni. Pertanto, l'interazione elettromagnetica garantisce la stabilità di atomi, molecole e corpi macroscopici. L'interazione debole coinvolge particelle elementari aventi una massa a riposo, è trasportata da "vioni" di 4 campi di gauge. I campi di interazione debole legano varie particelle elementari con una massa a riposo. L'interazione debole è molto più debole di quella elettromagnetica, ma più forte di quella gravitazionale. A causa della sua breve azione, si manifesta solo nel microcosmo, causando, ad esempio, la maggior parte dell'auto-decadimento delle particelle elementari (ad esempio, un neutrone libero si auto-decompone con la partecipazione di un bosone di gauge caricato negativamente in un protone , un elettrone e un elettrone antineutrino, a volte si forma un altro fotone), l'interazione di un neutrino con il resto della sostanza. Una forte interazione si manifesta nell'attrazione reciproca degli adroni, che includono strutture di quark, ad esempio mesoni a due quark e nucleoni a tre quark. È trasmesso dai gluoni dei campi di gluoni. I campi di gluoni legano gli adroni. Questa è l'interazione più forte, ma a causa della sua breve azione si manifesta solo nel microcosmo, fornendo, ad esempio, il legame dei quark nei nucleoni, il legame dei nucleoni nei nuclei atomici, garantendone la stabilità. L'interazione forte è 1000 volte più forte di quella elettromagnetica e non consente la dispersione di protoni di pari carica uniti nel nucleo. Le reazioni termonucleari, in cui più nuclei si combinano in uno, sono possibili anche a causa della forte interazione. I reattori termonucleari naturali sono stelle che creano tutti gli elementi chimici più pesanti dell'idrogeno. I nuclei multinucleonici pesanti diventano instabili e si fissino, perché le loro dimensioni superano già la distanza alla quale si manifesta l'interazione forte. "Come risultato di studi sperimentali sulle interazioni delle particelle elementari... si è riscontrato che ad alte energie di collisione dei protoni - circa 100 GeV - ... le interazioni deboli ed elettromagnetiche non differiscono - possono essere considerate come un unico elettrodebole interazione." 1 Si presume che “a un'energia di 10 15 GeV si unisca una forte interazione e a” 2 energie di interazione delle particelle ancora più elevate (fino a 10 19 GeV) o ad una temperatura estremamente elevata della materia, tutte e quattro le le interazioni sono caratterizzate dalla stessa forza, cioè rappresentano un'interazione” 3 sotto forma di “superpotenza”. Forse tali condizioni di alta energia esistevano all'inizio dello sviluppo dell'Universo emerso dal vuoto fisico. Nel processo di ulteriore espansione dell'Universo, accompagnata da un rapido raffreddamento della materia formata, l'interazione integrale è stata prima divisa in elettrodebole, gravitazionale e forte, quindi l'interazione elettrodebole è stata divisa in elettromagnetica e debole, cioè in quattro interazioni fondamentalmente diverse tra loro.
BIBLIOGRAFIA:
Karpenkov, S.Kh. Concetti di base delle scienze naturali [Testo]: libro di testo. indennità per le università / S. Kh. Karpenkov. - 2a ed., riveduta. e aggiuntivo - M.: Progetto accademico, 2002. - 368 p. Concetti di scienze naturali moderne [Testo]: libro di testo. per le università / Ed. V. N. Lavrinenko, V. P. Ratnikova. - 3a ed., riveduta. e aggiuntivo - M. : UNITI-DANA, 2005. - 317 p. Problemi filosofici delle scienze naturali [Testo]: libro di testo. indennità per dottorandi e studenti di filosofia. e nature. falso. un-tov / Ed. ST Melyukhina. - M. : Scuola superiore, 1985. - 400 p. Tsyupka, VP Immagine del mondo di scienze naturali: concetti di scienze naturali moderne [Testo]: libro di testo. indennità / V. P. Tsyupka. - Belgorod: IPK NRU "BelGU", 2012. - 144 pag. Tsyupka, V.P. Concetti di fisica moderna, che costituiscono l'immagine fisica moderna del mondo [risorsa elettronica] // Archivio elettronico scientifico dell'Accademia russa di scienze naturali: extramurale. elettrone. scientifico conf. URL "Concetti di scienze naturali moderne o immagine del mondo di scienze naturali": http://sito/articolo/6315(pubblicato: 31/10/2011) Yandex. Dizionari. URL [risorsa elettronica]: http://slovari.yandex.ru/ 1Karpenkov S. Kh. Concetti di base delle scienze naturali. M. Progetto accademico. 2002, pagina 60. 2Problemi filosofici delle scienze naturali. M. Scuola superiore. 1985. SS 181. 3Karpenkov S. Kh. Concetti di base delle scienze naturali ... S. 60. 1Karpenkov S. Kh. Concetti di base delle scienze naturali ... S. 79. 1Karpenkov S. Kh. 1Problemi filosofici delle scienze naturali... S. 178. 2Ibid. S. 191. 1Karpenkov S. Kh. Concetti di base delle scienze naturali ... S. 67. 1Karpenkov S. Kh. Concetti di base delle scienze naturali ... S. 68. 3Problemi filosofici delle scienze naturali... S. 195. 4Karpenkov S. Kh. Concetti di base delle scienze naturali ... S. 69. 1Karpenkov S. Kh. Concetti di base delle scienze naturali ... S. 70. 2Concetti delle moderne scienze naturali. M. UNITÀ-DANA. 2005. SS 119. 3Karpenkov S. Kh. Concetti di base delle scienze naturali ... S. 71.
Tsyupka VP SULLA COMPRENSIONE DEL MOVIMENTO DELLA MATERIA, DELLA SUA CAPACITÀ DI AUTOSVILUPPO, NONCHÉ DELLA CONNESSIONE E DELL'INTERAZIONE DI OGGETTI MATERIALI NELLE MODERNE SCIENZE NATURALI // Archivio elettronico scientifico.
URL: (data di accesso: 17/03/2020).
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±1 |
1
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80,4
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Debole interazione |
| Z0 |
0
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1
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91,2
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Debole interazione |
| Gluone |
0
|
1
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0
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Forte interazione |
| bosone di Higgs |
0
|
0
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≈125,09±0,24 |
massa inerziale |
| Generazione
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Quark con carica (+2/3) |
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Quark con carica (−1/3) |
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Simbolo di quark/antiquark |
Massa (MeV) |
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Nome/sapore di quark/antiquark |
Simbolo di quark/antiquark |
Massa (MeV) |
|---|
| 1
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u-quark (up-quark) / anti-u-quark |
|
da 1,5 a 3 |
|
d-quark (down-quark) / anti-d-quark |
|
4,79±0,07 |
| 2
|
|
c-quark (charm-quark) / anti-c-quark |
|
1250±90 |
|
s-quark (quark strano) / anti-s-quark |
|
95±25 |
| 3
|
|
t-quark (top-quark) / anti-t-quark |
|
174 200 ± 3300 |
|
b-quark (quark-bottom) / anti-quark-b |
|
4200±70 |
Guarda anche
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Appunti
Collegamenti
- SA Slavatinsky// Istituto di Fisica e Tecnologia di Mosca (Dolgoprudny, regione di Mosca)
- Slavatinsky SA // SOZH, 2001, n. 2, pag. 62–68 archivio web.archive.org/web/20060116134302/journal.issep.rssi.ru/annot.php?id=S1176
- // nuclphys.sinp.msu.ru
- // second-physics.ru
- // fisica.ru
- // natura.web.ru
- // natura.web.ru
- // natura.web.ru
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Altro
classificazione
particelle
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Un estratto che caratterizza la particella fondamentale
Il giorno dopo si è svegliato tardi. Riprendendo le impressioni del passato, ricordò innanzitutto che oggi doveva presentarsi all'imperatore Francesco, ricordò il ministro della Guerra, il cortese aiutante austriaco, Bilibin, e la conversazione della sera prima. Vestito con l'uniforme, che non indossava da molto tempo, per una gita a palazzo, lui, fresco, vivace e bello, con la mano fasciata, entrò nell'ufficio di Bilibin. Nell'ufficio c'erano quattro gentiluomini del corpo diplomatico. Con il principe Ippolit Kuragin, che era il segretario dell'ambasciata, Bolkonsky aveva familiarità; Bilibin lo presentò ad altri.
I signori che visitavano Bilibin, gente laica, giovane, ricca e allegra, sia a Vienna che qui, formavano un circolo separato, che Bilibin, che era il capo di questo circolo, chiamò nostro, les netres. Questo circolo, che era composto quasi esclusivamente da diplomatici, pare avesse i suoi interessi propri dell'alta società, dei rapporti con alcune donne e della parte impiegatizia del servizio, che non aveva nulla a che fare con la guerra e la politica. Questi signori, a quanto pare, volentieri, come loro (un onore che hanno fatto a pochi), hanno accettato il principe Andrei nella loro cerchia. Per cortesia e come argomento per entrare in conversazione, gli furono poste diverse domande sull'esercito e sulla battaglia, e la conversazione si sbriciolò di nuovo in battute e pettegolezzi incoerenti e allegri.
"Ma è particolarmente positivo", ha detto uno, descrivendo il fallimento di un collega diplomatico, "è particolarmente positivo che il cancelliere gli abbia detto direttamente che la sua nomina a Londra era una promozione e che avrebbe dovuto considerarla in questo modo. Vedi la sua figura allo stesso tempo?...
"Ma quel che è peggio, signori, vi tradisco Kuragin: un uomo è sfortunato, e questo don Juan, questo uomo terribile, se ne sta approfittando!"
Il principe Ippolito era sdraiato su una sedia Voltaire, con le gambe sul manico. Ha riso.
- Parlez moi de ca, [Bene, bene, bene,] - disse.
Oh, don Giovanni! Oh serpente! si sentivano delle voci.
"Non sai, Bolkonsky", si rivolse Bilibin al principe Andrei, "che tutti gli orrori dell'esercito francese (ho quasi detto che l'esercito russo) non sono niente in confronto a ciò che quest'uomo ha fatto tra le donne.
- La femme est la compagne de l "homme, [Una donna è l'amica di un uomo,] - disse il principe Ippolito e iniziò a guardare le sue gambe sollevate attraverso un lorgnette.
Bilibin e il nostro scoppiarono a ridere, guardando negli occhi di Ippolit. Il principe Andrei vide che questo Ippolit, che lui (doveva confessare) era quasi geloso di sua moglie, era un giullare in questa società.
«No, devo trattarti con Kuragins», disse piano Bilibin a Bolkonsky. - È affascinante quando parla di politica, devi vedere questa importanza.
Si sedette accanto a Ippolito e, raccogliendo le pieghe sulla fronte, iniziò una conversazione con lui sulla politica. Il principe Andrei e altri li circondarono entrambi.
- Le cabinet de Berlin ne peut pas exprimer un sentiment d "alliance", iniziò Ippolito, guardando tutti in modo significativo, "sans exprimer ... comme dans sa derieniere note ... vous comprenez ... vous comprenez ... et puis si sa Majeste l "Empereur ne deroge pas au principe de notre alliance... [Il gabinetto di Berlino non può esprimere la sua opinione sull'alleanza senza esprimere... come nell'ultima nota... capisci... capisci... tuttavia, se Sua Maestà l'Imperatore lo fa non cambia l'essenza della nostra alleanza...]
- Attendez, je n "ai pas fini ... - disse al principe Andrei, prendendogli la mano. - Je supponiamo que l" intervento sera plus forte que la non intervento. Et...» Fece una pausa. - On ne pourra pas imputer a la fin de non recevoir notre depeche du 28 Novembre. Voilà commento tout cela finira. [Aspetta, non ho finito. Penso che l'intervento sarà più forte del non intervento E... È impossibile considerare il caso come concluso dalla mancata accettazione del nostro dispaccio del 28 novembre. Come finirà tutto questo?]
E lasciò andare la mano di Bolkonsky, dimostrando dal fatto che ora aveva completamente finito.
- Demostene, je te reconnais au caillou que tu as cache dans ta bouche d "or! [Demostene, ti riconosco dal sassolino che nascondi nelle tue labbra dorate!] - disse Bilibin, il cui cappello di capelli si muoveva sulla testa con piacere.
Tutti risero. Ippolito rise di più. Apparentemente soffriva, soffocava, ma non poteva fare a meno di ridere sfrenatamente, allungando il viso sempre immobile.
- Ebbene, signori, - disse Bilibin, - Bolkonsky è mio ospite in casa e qui a Brunn, e voglio trattarlo il più possibile con tutte le gioie della vita qui. Se fossimo a Brunn, sarebbe facile; ma qui, dans ce vilain trou morave [in quel brutto buco moravo], è più difficile, e chiedo aiuto a tutti voi. Il faut lui faire les honneurs de Brunn. [Ho bisogno di mostrargli Brunn.] Tu prendi il teatro, io mi impongo la società, tu, Ippolita, ovviamente, prendi il controllo delle donne.
- Dobbiamo mostrargli Amelie, adorabile! disse uno dei nostri, baciandogli la punta delle dita.
"In generale, questo soldato assetato di sangue", ha detto Bilibin, "dovrebbe essere rivolto a opinioni più filantropiche.
"Non riesco a sfruttare la vostra ospitalità, signori, e ora è ora che me ne vada", disse Bolkonsky, guardando l'orologio.
- Dove?
- All'imperatore.
- Oh! di! di!
- Bene, addio, Bolkonsky! Addio, principe; vieni a cena prima, - seguirono delle voci. - Ci prendiamo cura di te.
"Cerca di lodare il più possibile l'ordine nella consegna di provviste e rotte quando parli con l'imperatore", ha detto Bilibin, scortando Bolkonsky al fronte.
"E vorrei lodare, ma non posso, per quanto ne so", rispose Bolkonsky sorridendo.
Bene, parla più che puoi. La sua passione è il pubblico; ma non gli piace parlare e non sa come, come vedrai. | Z0 |
0
|
1
|
91,2
|
Debole interazione |
| Gluone |
0
|
1
|
0
|
Forte interazione |
| bosone di Higgs |
0
|
0
|
≈125,09±0,24 |
massa inerziale |
| Generazione
|
|
Quark con carica (+2/3) |
|
Quark con carica (−1/3) |
|
|
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|
Simbolo di quark/antiquark |
Massa (MeV) |
|
Nome/sapore di quark/antiquark |
Simbolo di quark/antiquark |
Massa (MeV) |
|---|
| 1
|
|
u-quark (up-quark) / anti-u-quark |
texvc non trovato; Vedi math/README per la guida alla configurazione.): u / \, \overline(u)
|
da 1,5 a 3 |
|
d-quark (down-quark) / anti-d-quark |
Impossibile analizzare l'espressione (file eseguibile texvc non trovato; Vedi math/README per la guida alla configurazione.): d / \, \overline(d)
|
4,79±0,07 |
| 2
|
|
c-quark (charm-quark) / anti-c-quark |
Impossibile analizzare l'espressione (file eseguibile texvc non trovato; Vedi math/README per la guida alla configurazione.): c / \, \overline(c)
|
1250±90 |
|
s-quark (quark strano) / anti-s-quark |
Impossibile analizzare l'espressione (file eseguibile texvc non trovato; Vedi math/README per la guida alla configurazione.): s / \, \overline(s)
|
95±25 |
| 3
|
|
t-quark (top-quark) / anti-t-quark |
Impossibile analizzare l'espressione (file eseguibile texvc non trovato; Vedi math/README per la guida alla configurazione.): t / \, \overline(t)
|
174 200 ± 3300 |
|
b-quark (quark-bottom) / anti-quark-b |
Impossibile analizzare l'espressione (file eseguibile texvc non trovato; Vedi math/README per la guida alla configurazione.): b / \, \overline(b)
|
4200±70 |
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Collegamenti
- SA Slavatinsky// Istituto di Fisica e Tecnologia di Mosca (Dolgoprudny, regione di Mosca)
- Slavatinsky SA // SOZH, 2001, n. 2, pag. 62–68 archivio http://web.archive.org/web/20060116134302/http://journal.issep.rssi.ru/annot.php?id=S1176
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non ce la facevo più...
"E come fai a sapere dove stiamo andando?" – arruffato come un passero congelato, borbottai offeso.
Quindi tutto è scritto sulla tua faccia, - sorrise la nonna.
Certo, questo non era scritto sulla mia faccia, ma darei molto per scoprire come ha sempre saputo tutto con tanta sicurezza quando si trattava di me?
Pochi minuti dopo stavamo camminando insieme verso la foresta, chiacchierando con entusiasmo delle storie più diverse e incredibili, che lei, ovviamente, conosceva molto più di me, e questo era uno dei motivi per cui amavo così tanto camminare con lei .
Eravamo solo noi due e non c'era bisogno di temere che qualcuno potesse sentire per caso e che a qualcuno potesse non piacere quello di cui stavamo parlando.
La nonna ha accettato molto facilmente tutte le mie stranezze e non ha mai avuto paura di nulla; e a volte, se vedeva che ero completamente "perso" in qualcosa, mi dava consigli che mi aiutavano a uscire da questa o quella situazione indesiderabile, ma il più delle volte osservava semplicemente come reagisco alle difficoltà della vita che sono già diventate permanenti, senza la fine che ho incontrato sul mio sentiero "spinoso". Recentemente, mi è sembrato che mia nonna stesse solo aspettando qualcosa di nuovo per vedere se avessi maturato almeno un tacco, o se stavo ancora "bollendo" nella mia "infanzia felice", non volendo ottenere fuori dalle magliette corte della scuola materna. Ma anche per il suo comportamento “crudele”, l'ho amata moltissimo e ho cercato di sfruttare ogni momento conveniente per trascorrere del tempo insieme a lei il più spesso possibile.
La foresta ci accolse con il fruscio amichevole del fogliame autunnale dorato. Il tempo era ottimo, e si poteva sperare che ci fosse anche la mia nuova conoscenza, per "fortuna".
Ho raccolto un piccolo bouquet di alcuni modesti fiori autunnali che ancora restavano, e in pochi minuti eravamo già nei pressi del cimitero, alle cui porte...la stessa dolce vecchietta in miniatura era seduta nello stesso posto...
"E pensavo di non poterti aspettare!" lei salutò felicemente.
Ho letteralmente "rimasto a bocca aperta" da una tale sorpresa, e in quel momento apparentemente sembravo piuttosto stupido, poiché la vecchia, ridendo allegramente, si è avvicinata a noi e mi ha accarezzato delicatamente la guancia.
- Bene, vai, cara, Stella ti ha già aspettato. E ci sediamo qui per un po'...
Non ho avuto nemmeno il tempo di chiedermi come sarei arrivato alla stessa Stella, come tutto fosse scomparso di nuovo da qualche parte, e mi sono ritrovato nel mondo già familiare, frizzante e cangiante della fantasia esuberante di Stella, e, non avendo avuto il tempo di guardare intorno meglio, proprio lì udì una voce entusiasta:
“Oh, è bello che tu sia venuta! E io stavo aspettando, aspettando!
La ragazza è volata verso di me come una tromba d'aria e mi ha schiaffeggiato proprio sulle mani... un piccolo "drago" rosso... ho indietreggiato per la sorpresa, ma subito ho riso allegramente, perché era la creatura più divertente e buffa del mondo !...
Il "drago", se così si può chiamare, gonfiò il suo tenero ventre rosa e mi sibilò minacciosamente, sperando apparentemente di spaventarmi in questo modo. Ma quando ha visto che nessuno si sarebbe spaventato qui, si è seduto con calma sulle mie ginocchia e ha iniziato a russare pacificamente, mostrando quanto è bravo e quanto devi amarlo ...
Ho chiesto a Stela come si chiama e quanto tempo fa l'ha creato.
Oh, non ho ancora pensato a un nome! E si è presentato subito! Ti piace davvero? la ragazza cinguettò allegramente, e sentii che era contenta di rivedermi.
- Questo è per te! disse all'improvviso. Vivrà con te.
Il piccolo drago allungò buffo il muso appuntito, apparentemente decidendo di vedere se avevo qualcosa di interessante ... E all'improvviso mi leccò proprio sul naso! Stella strillò di gioia ed era ovviamente molto soddisfatta del suo lavoro.
“Beh, ok,” convenni, “finché sono qui, può stare con me.
"Non lo porti con te?" Stella è rimasta sorpresa.
E poi ho capito che lei, a quanto pare, non sa affatto che siamo “diversi”, e che non viviamo più nello stesso mondo. Molto probabilmente la nonna, per dispiacersi per lei, non disse alla ragazza tutta la verità, e lei pensò sinceramente che quello fosse esattamente lo stesso mondo in cui aveva vissuto prima, con l'unica differenza che ora poteva crea ancora il suo mondo da sola .. .
Sapevo per certo che non volevo essere io a dire a questa ragazzina fiduciosa com'è veramente la sua vita oggi. Era soddisfatta e felice in questa "sua" realtà fantastica, e mentalmente giurai a me stesso che mai e poi mai sarei stato colui che avrebbe distrutto questo suo mondo da favola. Non riuscivo proprio a capire come mia nonna spiegasse l'improvvisa scomparsa di tutta la sua famiglia e, in generale, di tutto ciò in cui viveva adesso? ..
“Vedi,” dissi con una leggera esitazione, sorridendo, “dove vivo, i draghi non sono molto popolari….
Quindi nessuno lo vedrà! - pigolava allegra la bambina.
Era come una montagna dalle mie spalle!.. odiavo mentire o andarmene, e soprattutto di fronte a un ometto così pulito come era Stella. Si è scoperto che ha capito perfettamente tutto e in qualche modo è riuscita a combinare la gioia della creazione e la tristezza per la perdita dei suoi parenti.
"Finalmente ho trovato un amico qui!" dichiarò trionfante la bambina. |
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Fino a tempi relativamente recenti, diverse centinaia di particelle e antiparticelle erano considerate elementari. Uno studio dettagliato delle loro proprietà e interazioni con altre particelle e lo sviluppo della teoria hanno mostrato che la maggior parte di esse non sono in realtà elementari, poiché esse stesse sono costituite dalle particelle più semplici o, come si dice ora, fondamentali. Le stesse particelle fondamentali non sono più costituite da nulla. Numerosi esperimenti hanno dimostrato che tutte le particelle fondamentali si comportano come oggetti puntiformi adimensionali che non hanno una struttura interna, almeno fino alle distanze più piccole studiate ora ~10 -16 cm.
introduzione
Tra gli innumerevoli e vari processi di interazione tra particelle, ci sono quattro interazioni di base o fondamentali: forte (nucleare), elettromagnetica e gravitazionale. Nel mondo delle particelle, l'interazione gravitazionale è molto debole, il suo ruolo è ancora poco chiaro e non ne parleremo oltre.
In natura esistono due gruppi di particelle: gli adroni, che partecipano a tutte le interazioni fondamentali, e i leptoni, che non partecipano solo all'interazione forte.
Secondo i concetti moderni, le interazioni tra le particelle si realizzano attraverso l'emissione e il successivo assorbimento dei quanti del corrispondente campo (forte, debole, elettromagnetico) che circonda la particella. Tali quanti sono bosoni di gauge, che sono anche particelle fondamentali. I bosoni hanno il loro momento angolare, chiamato spin, uguale al valore intero della costante di Planck $h = 1.05 \cdot 10^(-27) erg \cdot c$. I quanti del campo e, di conseguenza, i portatori dell'interazione forte sono i gluoni, indicati con il simbolo g, i quanti del campo elettromagnetico sono i ben noti quanti di luce - fotoni, indicati con $\gamma $, e il quanti del campo debole e, di conseguenza, sono i portatori di interazioni deboli w± (doppia ve) - e Z 0 (zet zero)-bosoni.
A differenza dei bosoni, tutte le altre particelle fondamentali sono fermioni, cioè particelle che hanno uno spin semiintero uguale a h/2.
In tavola. 1 mostra i simboli dei fermioni fondamentali - leptoni e quark.
Ogni particella indicata nella tabella. 1 corrisponde a un'antiparticella, che differisce da una particella solo nei segni della carica elettrica e di altri numeri quantici (vedi tabella 2) e nella direzione dello spin rispetto alla direzione della quantità di moto della particella. Indicheremo le antiparticelle con gli stessi simboli delle particelle, ma con una linea ondulata sopra il simbolo.
Particelle nella tabella. 1 sono indicati da lettere greche e latine, ovvero: lettera $\nu$ - tre diversi neutrini, lettere e - elettrone, $\mu$ - muone, $\tau$ - taon, lettere u, c, t, d, s , b denota quark; i loro nomi e caratteristiche sono riportati in tabella. 2.
Particelle nella tabella. 1 sono raggruppati in tre generazioni I, II e III secondo la struttura della teoria moderna. Il nostro Universo è costruito con particelle della prima generazione: leptoni, quark e bosoni di gauge, ma, come mostra la moderna scienza dello sviluppo dell'Universo, nella fase iniziale del suo sviluppo le particelle di tutte e tre le generazioni hanno svolto un ruolo importante.
| leptoni |
Quark |
| io |
II |
III |
$\nu_e$
e
|
$\nu_(\mu)$
$\mu$ |
$\nu_(\tau)$
$\tau$ |
|
|
leptoni
Consideriamo prima le proprietà dei leptoni in modo più dettagliato. Nella prima riga della tabella 1 contiene tre diversi neutrini: elettrone $\nu_e$, muone $\nu_m$ e tau neutrino $\nu_t$. La loro massa non è stata ancora misurata con precisione, ma è stato determinato il suo limite superiore, ad esempio, per ne pari a 10 -5 della massa dell'elettrone (cioè $\leq 10^(-32)$ g).
Guardando la tavola. 1 solleva involontariamente la questione del perché la natura avesse bisogno della creazione di tre diversi neutrini. Non c'è ancora risposta a questa domanda, perché non è stata creata una teoria così completa delle particelle fondamentali, che indicherebbe la necessità e la sufficienza di tutte queste particelle e descriverebbe le loro proprietà principali. Forse questo problema sarà risolto nel 21° secolo (o più tardi).
La linea di fondo della tabella. 1 inizia con la particella che abbiamo studiato di più: l'elettrone. L'elettrone fu scoperto alla fine del secolo scorso dal fisico inglese J. Thomson. Il ruolo degli elettroni nel nostro mondo è enorme. Sono quelle particelle a carica negativa che, insieme ai nuclei atomici, formano tutti gli atomi degli elementi della Tavola Periodica a noi noti. In ogni atomo, il numero di elettroni è esattamente uguale al numero di protoni nel nucleo atomico, il che rende l'atomo elettricamente neutro.
L'elettrone è stabile, la principale possibilità di distruggere un elettrone è la sua morte in una collisione con un'antiparticella - un positrone e + . Questo processo è chiamato annientamento:
$$e^- + e^+ \to \gamma + \gamma .$$
Come risultato dell'annichilazione, si formano due quanti gamma (i cosiddetti fotoni ad alta energia), che portano via sia le energie a riposo e + ed e - che le loro energie cinetiche. Ad alte energie si formano adroni e + ed e - e coppie di quark (vedi, ad esempio, (5) e Fig. 4).
La reazione (1) illustra chiaramente la validità della famosa formula di A. Einstein sull'equivalenza di massa ed energia: e = mc 2 .
Infatti, durante l'annichilazione di un positrone fermo in una sostanza e di un elettrone fermo, l'intera massa della loro quiete (pari a 1.22 MeV) passa nell'energia di $\gamma$-quanta, che non hanno massa di riposo.
Nella seconda generazione della riga inferiore di Table. 1 si trova > muone - una particella, che in tutte le sue proprietà è un analogo di un elettrone, ma con una massa anormalmente grande. La massa del muone è 207 volte la massa dell'elettrone. A differenza dell'elettrone, il muone è instabile. Il tempo della sua vita t= 2,2 10 -6 s. Il muone decade principalmente in un elettrone e due neutrini secondo lo schema
$$\mu^- \to e^- + \tilde \nu_e +\nu_(\mu)$$
Un analogo ancora più pesante dell'elettrone è il $\tau$-leptone (taon). La sua massa è più di 3mila volte maggiore della massa di un elettrone ($m_(\tau) = 1777$ MeV/c 2), cioè il taon è più pesante del protone e del neutrone. La sua durata è di 2,9 10 -13 s, e su più di cento diversi schemi (canali) del suo decadimento, sono possibili:
$$\tau^-\left\langle\begin(matrix) \to e^- + \tilde \nu_e +\nu_(\tau)\\ \to \mu^- + \tilde \nu_\mu +\nu_ (\tau)\end(matrice)\right.$$
Parlando di leptoni, è interessante confrontare, per esempio, le forze deboli ed elettromagnetiche a una certa distanza R\u003d 10 -13 cm A tale distanza, le forze elettromagnetiche sono quasi 10 miliardi di volte maggiori delle forze deboli. Ma questo non significa affatto che il ruolo delle forze deboli in natura sia piccolo. Lontano da esso.
Sono le forze deboli che sono responsabili di molte trasformazioni reciproche di varie particelle in altre particelle, come, ad esempio, nelle reazioni (2), (3), e tali trasformazioni reciproche sono una delle caratteristiche più caratteristiche della fisica delle particelle. Contrariamente alle reazioni (2), (3), le forze elettromagnetiche agiscono nella reazione (1).
Parlando di leptoni, va aggiunto che la teoria moderna descrive le interazioni elettromagnetica e debole con l'aiuto di una teoria elettrodebole unificata. È stato sviluppato da S. Weinberg, A. Salam e S. Glashow nel 1967.
Quark
L'idea stessa dei quark è nata come risultato di un brillante tentativo di classificare un gran numero di particelle che partecipano a interazioni forti e chiamate adroni. M. Gell-Man e G. Zweig hanno suggerito che tutti gli adroni sono costituiti da un insieme corrispondente di particelle fondamentali - quark, i loro antiquark e portatori dell'interazione forte - gluoni.
Il numero totale di adroni attualmente osservato è di oltre cento particelle (e lo stesso numero di antiparticelle). Molte decine di particelle non sono state ancora registrate. Tutti gli adroni sono suddivisi in particelle pesanti chiamate barioni e medie nominate mesoni.
I barioni sono caratterizzati dal numero barionico b= 1 per particelle e b = -1 per gli antibarioni. La loro nascita e distruzione avvengono sempre in coppia: un barione e un antibarione. I mesoni hanno una carica barionica b = 0. Secondo l'idea di Gell-Mann e Zweig, tutti i barioni sono costituiti da tre quark, antibarioni - da tre antiquark. Pertanto, a ciascun quark veniva assegnato un numero barionico di 1/3, in modo che in totale il barione avrebbe b= 1 (o -1 per un antibarione composto da tre antiquark). I mesoni hanno un numero barionico b= 0, quindi possono essere composti da qualsiasi combinazione di coppie di qualsiasi quark e qualsiasi antiquark. Oltre ai numeri quantici che sono gli stessi per tutti i quark - spin e numero barionico, ci sono altre importanti caratteristiche di essi, come l'entità della loro massa a riposo m, l'intensità della carica elettrica Q/e(in frazioni di carica elettronica e\u003d 1.6 · 10 -19 coulomb) e un certo insieme di numeri quantici che caratterizzano il cosiddetto sapore di quark. Questi includono:
1) il valore dello spin isotopico io e la grandezza della sua terza proiezione, cioè io 3. Così, tu-quark e d-quark formano un doppietto isotopico, a cui viene assegnato uno spin isotopico completo io= 1/2 con proiezioni io 3 = +1/2 corrispondente tu-quark, e io 3 = -1/2 corrispondente d-quark. Entrambi i componenti del doppietto hanno masse simili e sono identici in tutte le altre proprietà, ad eccezione della carica elettrica;
2) numero quantico S- la stranezza caratterizza lo strano comportamento di alcune particelle che hanno una vita anomala (~10 -8 - 10 -13 s) rispetto al tempo nucleare caratteristico (~10 -23 s). Le particelle stesse sono state chiamate strane, contenenti uno o più strani quark e strani antiquark. La creazione o la scomparsa di particelle strane a causa di interazioni forti avviene a coppie, cioè in ogni reazione nucleare la somma di $\Sigma$S prima della reazione deve essere uguale a $\Sigma$S dopo la reazione. Tuttavia, nelle interazioni deboli la legge di conservazione della stranezza non vale.
Negli esperimenti sugli acceleratori, sono state osservate particelle che non potevano essere descritte utilizzando tu-, d- e S-quark. Per analogia con la stranezza, era necessario introdurre altri tre nuovi quark con nuovi numeri quantici DA = +1, A= -1 e T= +1. Le particelle composte da questi quark hanno una massa molto maggiore (> 2 GeV/c2). Hanno un'ampia varietà di schemi di decadimento con una durata di ~10 -13 s. Un riassunto delle caratteristiche di tutti i quark è riportato nella tabella. 2.
Ogni quark nella tabella. 2 corrisponde al suo antiquark. Per gli antiquark, tutti i numeri quantici hanno un segno opposto a quello indicato per un quark. Quanto segue va detto sulla grandezza della massa dei quark. Dato in tabella. 2 valori corrispondono alle masse dei quark nudi, cioè i quark stessi senza tener conto dei gluoni che li circondano. La massa dei quark vestiti dovuta all'energia trasportata dai gluoni è maggiore. Ciò è particolarmente evidente per i più leggeri tu- e d-quarks, il cui mantello di gluoni ha un'energia di circa 300 MeV.
I quark che determinano le proprietà fisiche di base delle particelle sono chiamati quark di valenza. Oltre ai quark di valenza, gli adroni contengono coppie virtuali di particelle - quark e antiquark, che vengono emesse e assorbite dai gluoni per un tempo molto breve.
(dove eè l'energia di una coppia virtuale), che si verifica con una violazione della legge di conservazione dell'energia secondo la relazione di incertezza di Heisenberg. Vengono chiamate coppie virtuali di quark quark marini o quark marini. Pertanto, la struttura degli adroni include valenza e quark e gluoni marini.
La caratteristica principale di tutti i quark è che sono i proprietari delle corrispondenti cariche forti. Le forti cariche di campo hanno tre varietà uguali (invece di una carica elettrica nella teoria delle forze elettriche). Nella terminologia storica, questi tre tipi di carica sono chiamati i colori dei quark, vale a dire: condizionatamente rosso, verde e blu. Pertanto, ogni quark nella tabella. 1 e 2 possono essere in tre forme ed è una particella colorata. Mescolando tutti e tre i colori, proprio come avviene nell'ottica, si ottiene un colore bianco, cioè sbianca la particella. Tutti gli adroni osservati sono incolori.
| Quark |
tu(su) |
d(fuori uso) |
S(strano) |
c(fascino) |
b(parte inferiore) |
t(superiore) |
| Massa m0 |
(1,5-5) MeV/s 2 |
(3-9) MeV/s 2 |
(60-170) MeV/s 2 |
(1.1-4.4) GeV/c 2 |
(4.1-4.4) GeV/c 2 |
174 GeV/s 2 |
| Isospin io
|
+1/2
|
+1/2
|
0
|
0
|
0
|
0
|
| Proiezione io 3
|
+1/2
|
-1/2
|
0
|
0
|
0
|
0
|
| Carica elettrica Q/e
|
+2/3
|
-1/3
|
-1/3
|
+2/3
|
-1/3
|
+2/3
|
| Stranezza S
|
0
|
0
|
-1
|
0
|
0
|
0
|
| Fascino C
|
0
|
0
|
0
|
+1
|
0
|
0
|
| Parte inferiore B
|
0
|
0
|
0
|
0
|
-1
|
0
|
| superiore T
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
+1
|
Le interazioni dei quark sono effettuate da otto diversi gluoni. Il termine "gluon" significa colla nella traduzione dall'inglese, cioè questi quanti di campo sono particelle che, per così dire, incollano insieme i quark. Come i quark, i gluoni sono particelle colorate, ma poiché ogni gluone cambia i colori di due quark contemporaneamente (il quark che emette il gluone e il quark che ha assorbito il gluone), il gluone viene colorato due volte, portando un colore e un anticolore, di solito diverso dal colore.
La massa a riposo dei gluoni, come quella di un fotone, è zero. Inoltre, i gluoni sono elettricamente neutri e non hanno una carica debole.
Gli adroni sono anche solitamente divisi in particelle e risonanze stabili: barione e mesone.
Le risonanze sono caratterizzate da una vita estremamente breve (~10 -20 -10 -24 s), poiché il loro decadimento è dovuto a una forte interazione.
Decine di tali particelle furono scoperte dal fisico americano L.V. Alvarez. Poiché il percorso di tali particelle verso il decadimento è così breve che non possono essere osservate in rivelatori che registrano tracce di particelle (come una camera a bolle, ecc.), sono state tutte rilevate indirettamente, dalla presenza di picchi in dipendenza della probabilità di interazione di varie particelle tra loro sull'energia. La figura 1 spiega quanto detto. La figura mostra la dipendenza della sezione d'urto di interazione (proporzionale al valore di probabilità) di un pione positivo $\pi^+$ con un protone p dall'energia cinetica del pione. Ad un'energia di circa 200 MeV, si vede un picco nel corso della sezione d'urto. La sua larghezza è $\Gamma = 110$ MeV e la massa totale delle particelle $\Delta^(++)$ è uguale a $T^(")_(max)+M_p c^2+M_\pi c^2 =1232$ MeV /с 2 , dove $T^(")_(max)$ è l'energia cinetica di collisione delle particelle nel sistema del loro centro di massa. La maggior parte delle risonanze può essere considerata come uno stato eccitato di particelle stabili, poiché hanno la stessa composizione di quark delle loro controparti stabili, sebbene la massa delle risonanze sia maggiore a causa dell'energia di eccitazione.
Modello a quark degli adroni
Inizieremo a descrivere il modello a quark degli adroni dal disegno di linee di campo emanate da una sorgente: un quark con una carica di colore e terminante con un antiquark (Fig. 2, b). Per confronto, in Fig. 2, e mostriamo che nel caso dell'interazione elettromagnetica, le linee di forza divergono dalla loro sorgente - una carica elettrica come una ventola, perché i fotoni virtuali emessi simultaneamente dalla sorgente non interagiscono tra loro. Il risultato è la legge di Coulomb.
In contrasto con questa immagine, i gluoni stessi hanno cariche di colore e interagiscono fortemente tra loro. Di conseguenza, invece di un ventaglio di linee di forza, abbiamo un fascio, mostrato in Fig. 2, b. La corda è tesa tra il quark e l'antiquark, ma la cosa più sorprendente è che i gluoni stessi, avendo cariche colorate, diventano fonti di nuovi gluoni, il cui numero aumenta man mano che si allontanano dal quark.
Tale schema di interazione corrisponde alla dipendenza dell'energia potenziale di interazione tra i quark dalla distanza tra loro, mostrata in Fig. 3. Vale a dire: fino a una distanza R> 10 -13 cm, la dipendenza U(R) ha un carattere a forma di imbuto e l'intensità della carica di colore in questo intervallo di distanze è relativamente piccola, per cui i quark a R> 10 -15 cm in prima approssimazione possono essere considerate particelle libere non interagenti. Questo fenomeno ha il nome speciale di libertà asintotica dei quark in piccolo R. Tuttavia, quando R più di un valore critico $R_(cr) \approssimativamente 10^(-13)$ cm u(R) diventa direttamente proporzionale al valore R. Ne consegue direttamente che la forza F = -dU/dR= const, cioè non dipende dalla distanza. Nessun'altra interazione che i fisici hanno precedentemente studiato ha avuto una proprietà così insolita.
I calcoli mostrano che le forze agenti tra un quark e un antiquark, infatti, a partire da $R_(cr) \circa 10_(-13)$ cm, cessano di dipendere dalla distanza, rimanendo ad un livello di valore enorme prossimo a 20 tonnellate A distanza R~ 10 -12 cm (pari al raggio dei nuclei atomici medi) le forze di colore sono più di 100 mila volte maggiori delle forze elettromagnetiche. Se confrontiamo la forza del colore con le forze nucleari tra un protone e un neutrone all'interno di un nucleo atomico, risulta che la forza del colore è migliaia di volte maggiore! Così, un nuovo grandioso quadro delle forze colorate in natura si è aperto davanti ai fisici, molti ordini di grandezza maggiori delle forze nucleari attualmente conosciute. Naturalmente, sorge immediatamente la domanda se tali forze possano essere fatte funzionare come fonte di energia. Sfortunatamente, la risposta a questa domanda è no.
Naturalmente sorge un'altra domanda: a quali distanze R tra quark, l'energia potenziale aumenta linearmente all'aumentare R?
La risposta è semplice: a grandi distanze, il fascio di linee di campo si rompe, poiché è energeticamente più vantaggioso formare una rottura con la nascita di una coppia di particelle quark-antiquark. Ciò si verifica quando l'energia potenziale alla rottura è maggiore della massa a riposo del quark e dell'antiquark. Il processo di rottura del fascio di linee di forza del campo di gluoni è mostrato in fig. 2, in.
Tali idee qualitative sulla nascita di un quark-antiquark consentono di capire perché i singoli quark non sono affatto osservati e non possono essere osservati in natura. I quark sono per sempre intrappolati all'interno degli adroni. Questo fenomeno di non espulsione dei quark è chiamato confinamento. Ad alte energie, può essere più vantaggioso che il fascio si rompa contemporaneamente in molti punti, formando un insieme di $q \tilde q$-coppie. In questo modo abbiamo affrontato il problema delle nascite multiple. coppie quark-antiquark e la formazione di getti di quark hard.
Consideriamo prima la struttura degli adroni leggeri, cioè i mesoni. Sono costituiti, come abbiamo già detto, da un quark e un antiquark.
È estremamente importante che entrambi i partner della coppia abbiano la stessa carica di colore e la stessa anticarica (ad esempio, un quark blu e un antiquark blu), in modo che la loro coppia, indipendentemente dai sapori dei quark, non abbia colore (e osserviamo solo particelle incolori).
Tutti i quark e gli antiquark hanno spin (in frazioni di h) pari a 1/2. Pertanto, lo spin totale della combinazione di un quark con un antiquark è 0 quando gli spin sono antiparalleli o 1 quando gli spin sono paralleli tra loro. Ma lo spin di una particella può essere maggiore di 1 se i quark stessi ruotano lungo alcune orbite all'interno della particella.
In tavola. La Figura 3 mostra alcune combinazioni accoppiate e più complesse di quark con un'indicazione di quali adroni precedentemente noti a cui corrisponde questa combinazione di quark.
| Quark |
Mesoni |
|
Quark |
barioni |
| J=0
|
J=1
|
J=1/2
|
J=3/2
|
| particelle |
risonanze |
particelle |
risonanze |
|
|
$\pi^+$
|
$\rho^+$
|
uuuu
|
|
$\Delta^(++)$
|
| $\tilde u d$ |
$\pi^-$
|
$\rho^-$
|
uud
|
p
|
$\Delta^+$
|
| $u \tilde u - d \tilde d$ |
$\pi^0$
|
$\rho^0$
|
ud
|
n
(neutrone) |
\Delta^0
(delta0) |
| $u \tilde u + d \tilde d$ |
$\eta$
|
$\omega$
|
gg
|
|
$\Delta^-$
|
| $d \tilde s$ |
$k^0$
|
$k^0*$
|
noi
|
$\Sigma^+$
|
$\Sigma^+*$
|
| $u \tilde s$ |
$k^+$
|
$k^+*$
|
uds
|
$\Lambda^0$
|
$\Sigma^0*$
|
| $\tilde noi $ |
$k^-$
|
$k^-*$
|
dd
|
$\Sigma^-$
|
$\Sigma^-*$
|
| $c \tilde d$ |
$D^+$
|
$D^+*$
|
uss
|
$\Xi^0$
|
$\Xi^0*$
|
| $c \tilde s$ |
$D^+_s$
|
$D^+_s*$
|
dss
|
$\Xi^-$
|
$\Xi^-*$
|
| $c \tilde c$ |
Charmonio |
$J/\psi$
|
sss
|
$\Omega^-$
|
|
| $b \tilde b$ |
Bottonio |
Upsilon |
udc
|
$\Lambda^+_c$
(lambda-ce+) |
|
| $c \tilde u$ |
$D^0$
|
$D^0*$
|
uuc
|
$\Sigma^(++)_c$
|
|
| $b \tilde u$ |
$B^-$
|
$B*$
|
udb
|
$\Lambda_b$
|
|
Dei mesoni e delle risonanze mesoniche attualmente meglio studiati, il gruppo più numeroso è costituito da particelle leggere non aromatiche, i cui numeri quantici S = C = B= 0. Questo gruppo include circa 40 particelle. La tabella 3 inizia con i pioni $\pi$ ±,0 scoperti dal fisico inglese S.F. Powell nel 1949. I pioni carichi vivono per circa 10 -8 s, decadendo in leptoni secondo i seguenti schemi:
$\pi^+ \to \mu + \nu_(\mu)$ e $\pi^- \to \mu^- + \tilde \nu_(\mu)$.
I loro "parenti" nella tabella. 3 - risonanze $\rho$ ±,0 (mesoni rho) a differenza dei pioni hanno uno spin J= 1, sono instabili e vivono solo circa 10 -23 s. La ragione del decadimento $\rho$ ±,0 è l'interazione forte.
Il motivo del decadimento dei pioni carichi è dovuto all'interazione debole, ovvero al fatto che i quark che compongono la particella sono in grado di emettere e assorbire a seguito dell'interazione debole per un breve periodo. t in accordo con la relazione (4), bosoni di gauge virtuali: $u \to d + W^+$ o $d \to u + W^-$, e, a differenza dei leptoni, ci sono anche transizioni di un quark di una generazione in un quark di un'altra generazione, ad esempio $u \to b + W^+$ o $u \to s + W^+$, ecc., sebbene tali transizioni siano molto più rare delle transizioni all'interno di una generazione. Allo stesso tempo, durante tutte queste trasformazioni, la carica elettrica nella reazione viene conservata.
Lo studio dei mesoni, compreso S- e c-quarks, ha portato alla scoperta di diverse dozzine di particelle strane e incantate. La loro ricerca è ora in corso in molti centri scientifici del mondo.
Lo studio dei mesoni, compreso b- e t-quarks, è iniziato intensamente agli acceleratori e per il momento non ne parleremo in modo più dettagliato.
Passiamo alla considerazione degli adroni pesanti, cioè dei barioni. Sono tutti formati da tre quark, ma quelli che hanno tutti e tre i colori, poiché, come i mesoni, tutti i barioni sono incolori. I quark all'interno dei barioni possono avere un movimento orbitale. In questo caso, lo spin totale della particella supererà lo spin totale dei quark, pari a 1/2 o 3/2 (se gli spin di tutti e tre i quark sono paralleli tra loro).
Il barione con la massa minima è il protone p(vedi tabella 3). È da protoni e neutroni che sono costituiti tutti i nuclei atomici degli elementi chimici. Il numero di protoni nel nucleo determina la sua carica elettrica totale Z.
L'altra particella principale nei nuclei atomici è il neutrone. n. Il neutrone è leggermente più pesante del protone, è instabile e allo stato libero con una vita di circa 900 s decade in un protone, un elettrone e un neutrino. In tavola. 3 mostra lo stato dei quark del protone uud e neutrone ud. Ma con la rotazione di questa combinazione di quark J= 3/2, si formano rispettivamente le risonanze $\Delta^+$ e $D^0$. Tutti gli altri barioni composti da quark più pesanti S, b, t, e hanno una massa molto più grande. Tra questi, di particolare interesse è stato w- -hyperon, costituito da tre strani quark. È stato scoperto per la prima volta su carta, cioè mediante calcolo, utilizzando le idee sulla struttura dei quark dei barioni. Tutte le principali proprietà di questa particella sono state previste e poi confermate dagli esperimenti.
Molti fatti osservati sperimentalmente ora parlano in modo convincente dell'esistenza dei quark. In particolare si tratta della scoperta di un nuovo processo nella reazione di collisione di elettroni e positroni, che porta alla formazione di getti di quark-antiquark. Lo schema di questo processo è mostrato in fig. 4. L'esperimento è stato condotto su collisori in Germania e negli Stati Uniti. Le frecce mostrano le direzioni delle travi in figura e+ e e- , e un quark viene emesso dal punto della loro collisione q e un antiquark $\tilde q$ ad un angolo zenitale $\Theta$ rispetto alla direzione di volo e+ e e- . Questa coppia $q+\tilde q$ viene prodotta nella reazione
$$e^+ + e^- \to \gamma_(virt) \to q + \tilde q$$
Come abbiamo già detto, un laccio emostatico di linee di forza (più spesso si dice una corda) si rompe nei suoi componenti con una tensione sufficientemente grande.
Ad alte energie del quark e dell'antiquark, come accennato in precedenza, la stringa si rompe in molti punti, per cui si formano due fasci stretti di particelle secondarie incolori in entrambe le direzioni lungo la linea di volo del quark q e dell'antiquark, come mostrato in Fig. 4. Tali fasci di particelle sono chiamati getti. La formazione di tre, quattro o più getti di particelle contemporaneamente si osserva abbastanza spesso nell'esperimento.
In esperimenti condotti a energie di superaccelerazione nei raggi cosmici, a cui ha preso parte anche l'autore di questo articolo, sono state ottenute fotografie, per così dire, del processo di formazione di molti getti. Il fatto è che una fune o una corda è unidimensionale e quindi i centri di formazione di tre, quattro o più getti si trovano anche lungo una retta.
Viene chiamata la teoria che descrive le interazioni forti cromodinamica quantistica o abbreviato QCD. È molto più complicato della teoria delle interazioni elettrodeboli. QCD è particolarmente efficace nel descrivere i cosiddetti processi duri, cioè i processi di interazione delle particelle con un grande trasferimento di quantità di moto tra le particelle. Sebbene la creazione della teoria non sia stata ancora completata, molti fisici teorici sono già impegnati a creare la "grande unificazione" - l'unificazione della cromodinamica quantistica e della teoria dell'interazione elettrodebole in un'unica teoria.
In conclusione, soffermiamoci brevemente sul fatto se sei leptoni e 18 quark multicolori (e le loro antiparticelle), oltre a quanti di campi fondamentali, esauriscono il fotone, w ± -, Z 0 -bosoni, otto gluoni e, infine, quanti del campo gravitazionale - gravitoni - l'intero arsenale di particelle veramente elementari, più precisamente fondamentali. Apparentemente no. Molto probabilmente, le immagini descritte di particelle e campi sono solo un riflesso delle nostre attuali conoscenze. Non per niente esistono già molte idee teoriche in cui vengono introdotti un grande gruppo di cosiddette particelle supersimmetriche, un ottetto di quark superpesanti e molto altro ancora.
Ovviamente, la fisica moderna è ancora lontana dal costruire una teoria completa delle particelle. Forse il grande fisico Albert Einstein aveva ragione, ritenendo che solo prendere in considerazione la gravità, nonostante il suo ruolo ormai apparentemente insignificante nel microcosmo, avrebbe consentito di costruire una rigorosa teoria delle particelle. Ma tutto questo è già nel 21° secolo o anche più tardi.
Letteratura
1. Okun LB Fisica delle particelle elementari. Mosca: Nauka, 1988.
2. Kobzarev I.Yu. Vincitori del Premio Nobel nel 1979: S. Weinberg, S. Glashow, A. Salam // Priroda. 1980. N 1. S. 84.
3. Zeldovich Ya.B. Classificazione delle particelle elementari e dei quark nella presentazione per i pedoni // Uspekhi nat. Scienze. 1965. T. 8. S. 303.
4. Krainov VP Relazione di incertezza per energia e tempo // Soros Educational Journal. 1998. N 5. S. 77-82.
5. I. Nambu, "Perché non ci sono quark liberi", Usp. Phys. Scienze. 1978. V. 124. S. 146.
6. Zhdanov GB, Maksimenko VM, Slavatinsky SA Esperimento "Pamir" // Natura. 1984. N. 11. S. 24
Revisore dell'articolo L.I. Sarychev
SA Slavatinsky Istituto di Fisica e Tecnologia di Mosca, Dolgoprudny, Regione di Mosca
Strutture del micromondo
In precedenza, le particelle elementari erano chiamate particelle che compongono l'atomo e sono inscomponibili in componenti più elementari, ovvero elettroni e nuclei.
Successivamente si scoprì che i nuclei sono composti da particelle più semplici - nucleoni(protoni e neutroni), che a loro volta sono costituiti da altre particelle. Ecco perchè le particelle elementari cominciarono a essere considerate le più piccole particelle di materia
, esclusi gli atomi e i loro nuclei
.
Ad oggi sono state scoperte centinaia di particelle elementari, il che richiede la loro classificazione:
– per tipi di interazioni
- per tempo di vita
- la dimensione della schiena
Le particelle elementari sono suddivise nei seguenti gruppi:
Particelle composite e fondamentali (senza struttura).
Particelle composite
Adroni (pesanti)– particelle che partecipano a tutti i tipi di interazioni fondamentali. Sono costituiti da quark e sono suddivisi, a loro volta, in: mesoni- adroni con spin intero, cioè bosoni; barioni- adroni con spin semiintero, cioè fermioni. Questi includono, in particolare, le particelle che compongono il nucleo di un atomo - il protone e il neutrone, cioè nucleoni.
Particelle fondamentali (senza struttura).
Leptoni (luce)- fermioni, che hanno la forma di particelle puntiformi (cioè non sono costituite da nulla) fino a scale dell'ordine di 10 − 18 m e non partecipano ad interazioni forti. La partecipazione alle interazioni elettromagnetiche è stata osservata sperimentalmente solo per i leptoni carichi (elettroni, muoni, tau-leptoni) e non è stata osservata per i neutrini.
Quark sono particelle a carica frazionata che compongono gli adroni. Non sono stati osservati nello stato libero.
bosoni di gauge- particelle attraverso lo scambio di cui si svolgono le interazioni:
– fotone – una particella che trasporta l'interazione elettromagnetica;
- otto gluoni - particelle che portano l'interazione forte;
sono tre bosoni vettori intermedi w + , w− e Z 0, portando un'interazione debole;
– il gravitone è un'ipotetica particella che trasporta l'interazione gravitazionale. L'esistenza dei gravitoni, sebbene non ancora sperimentalmente provata a causa della debolezza dell'interazione gravitazionale, è considerata abbastanza probabile; tuttavia, il gravitone non è incluso nel Modello Standard delle particelle elementari.
Secondo i concetti moderni, le particelle fondamentali (o particelle elementari "vere") che non hanno una struttura interna e dimensioni finite includono:
Quark e leptoni
Particelle che forniscono interazioni fondamentali: gravitoni, fotoni, bosoni vettoriali, gluoni.
Classificazione delle particelle elementari per durata:
- stabile:
particelle la cui vita è molto lunga (tende all'infinito nel limite). Questi includono elettroni
, protoni
, neutrino
. I neutroni sono stabili anche all'interno dei nuclei, ma sono instabili al di fuori del nucleo.
- instabile
(quasi-stabile): le particelle elementari sono particelle che decadono a causa di interazioni elettromagnetiche e deboli e la cui durata è superiore a 10–20 sec. Queste particelle includono neutrone libero
(cioè un neutrone al di fuori del nucleo di un atomo)
- risonanze
(instabile, di breve durata). Le risonanze includono particelle elementari che decadono a causa di una forte interazione. La loro durata è inferiore a 10 -20 sec.
Classificazione delle particelle per partecipazione alle interazioni:
- leptoni
: Tra questi ci sono anche i neutroni. Tutti loro non partecipano al vortice delle interazioni intranucleari, ad es. non soggetto a forti interazioni. Partecipano all'interazione debole e avendo una carica elettrica partecipano all'interazione elettromagnetica.
- adroni
: particelle che esistono all'interno del nucleo atomico e partecipano all'interazione forte. I più famosi sono protone
e neutrone
.
Attualmente noto sei leptoni
:
I muoni e le particelle tau, che sono simili all'elettrone ma più massicci, appartengono alla stessa famiglia dell'elettrone. I muoni e le particelle tau sono instabili e alla fine decadono in molte altre particelle, incluso un elettrone.
Chiamate tre particelle elettricamente neutre con massa zero (o vicina a zero, gli scienziati non hanno ancora deciso in merito). neutrino
. Ciascuno dei tre neutrini (neutrino elettronico, neutrino muonico, neutrino tau) è accoppiato con uno dei tre tipi di particelle della famiglia degli elettroni.
La più famosa adroni
, protoni e neutrini, ci sono centinaia di parenti, che nascono in molti e decadono immediatamente nel processo di varie reazioni nucleari. Ad eccezione del protone, sono tutti instabili e possono essere classificati in base alla composizione delle particelle in cui decadono:
Se c'è un protone tra i prodotti finali di decadimento delle particelle, allora viene chiamato barione
Se non ci sono protoni tra i prodotti di decadimento, viene chiamata la particella mesone
.
L'immagine caotica del mondo subatomico, che si è complicata con la scoperta di ogni nuovo adrone, ha lasciato il posto a una nuova immagine, con l'avvento del concetto di quark. Secondo il modello dei quark, tutti gli adroni (ma non i leptoni) sono costituiti da particelle ancora più elementari: i quark. Così barioni
(in particolare il protone) sono costituiti da tre quark, e mesoni
da una coppia quark-antiquark.
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