Не постои јасна дефиниција за концептот „елементарна честичка“; обично се означени само одреден сет на вредности на физички количини што ги карактеризираат овие честички и нивните некои многу важни карактеристични својства. Елементарните честички имаат:
1) електричен полнеж
2) внатрешен аголен моментум или спин
3) магнетен момент
4) сопствена маса - „маса за одмор“
Во иднина, може да се откријат други количини што ги карактеризираат честичките, така што оваа листа на главните својства на елементарните честички не треба да се смета за целосна.
Сепак, не сите елементарни честички (списокот од нив е даден подолу) го имаат целосниот сет на горенаведените својства. Некои од нив имаат само електричен полнеж и маса, но немаат спин (наполнети пиони и каони); другите честички имаат маса, спин и магнетен момент, но немаат електричен полнеж (неутрон, ламбда хиперон); други имаат само маса (неутрални пиони и каони) или само спин (фотони, неутрина). Задолжително е елементарните честички да имаат барем едно од својствата наведени погоре. Имајте на ум дека најважните честички на материјата - патеките и електроните - се карактеризираат со целосен сет на овие својства. Мора да се нагласи: електричниот полнеж и спинот се основни својства на честичките на материјата, односно нивните нумерички вредности остануваат константни под сите услови.
ЧЕСТИЧКИ И ПРОТИЧИСКИ
Секоја елементарна честичка има своја спротивност - „античестичка“. Масата, спинот и магнетниот момент на честичката и античестичката се исти, но ако честичката има електричен полнеж, тогаш нејзината античестичка има полнеж со спротивен знак. Протонот, позитронот и антинеутронот имаат исти магнетни моменти и спинови, додека електронот, неутронот и антипротонот имаат спротивни ориентации.
Интеракцијата на една честичка со нејзината античестичка е значително различна од интеракцијата со другите честички. Оваа разлика се изразува во фактот дека една честичка и нејзината античестичка се способни за уништување, односно процес како резултат на кој исчезнуваат, а на нивно место се појавуваат други честички. Така, на пример, како резултат на уништување на електрон и позитрон се појавуваат фотони, протони и антипротони-пиони итн.
ЖИВОТНО ВРЕМЕ
Стабилноста не е задолжителна карактеристика на елементарните честички. Само електронот, протонот, неутриното и нивните античестички, како и фотоните се стабилни. Останатите честички се трансформираат во стабилни или директно, како што се случува, на пример, со неутрон, или преку синџир на последователни трансформации; на пример, нестабилен негативен пион прво се претвора во мион и неутрино, а потоа мионот се претвора во електрон и друго неутрино:
Симболите означуваат „муонски“ неутрина и антинеутрина, кои се разликуваат од „електронските“ неутрина и антинеутрина.
Нестабилноста на честичките се проценува според должината на времето што тие постојат од моментот на „раѓање“ до моментот на распаѓање; и двата од овие моменти во времето се обележани со траги на честички во мерните инсталации. Ако има голем број на набљудувања на честички од даден „тип“, се пресметува или „просечниот животен век“ или полуживотот на распаѓање. Да претпоставиме дека во одреден момент бројот на честички во распаѓање е еднаков, и во тој момент овој број станува еднаков.Под претпоставка дека распаѓањето на честичките се покорува на веројатен закон
можете да го пресметате просечниот животен век (за време на кој бројот на честички се намалува за фактор) и полуживотот
(при што овој број е преполовен).
Интересно е да се забележи дека:
1) сите ненаелектризирани честички, освен неутрината и фотоните, се нестабилни (неутрината и фотоните се издвојуваат меѓу другите елементарни честички по тоа што немаат своја маса на мирување);
2) од наелектризираните честички, само електронот и протонот (и нивните античестички) се стабилни.
Еве список на најважните честички (нивниот број продолжува да се зголемува во моментов) што ги означува ознаките и главните
својства; електричното полнење обично се означува во елементарни единици маса - во единици на маса на електрони спин - во единици
(види скенирање)
КЛАСИФИКАЦИЈА НА ЧЕСТИЧКИ
Студијата на елементарните честички покажа дека нивното групирање според вредностите на нивните основни својства (полнење, маса, спин) е недоволно. Се покажа дека е неопходно да се поделат овие честички во значително различни „семејства“:
1) фотони, 2) лептони, 3) мезони, 4) бариони
и да воведе нови карактеристики на честичките кои би покажале дека дадена честичка припаѓа на една од овие семејства. Овие карактеристики конвенционално се нарекуваат „обвиненија“ или „броеви“. Постојат три типа на трошоци:
1) лептон-електронски полнеж;
2) лептон-муонски полнеж
3) барионски полнеж
На овие полнежи им се дадени нумерички вредности: и -1 (честичките имаат знак плус, античестичките имаат знак минус; фотоните и мезоните имаат нула полнежи).
Елементарните честички ги почитуваат следните две правила:
секоја елементарна честичка припаѓа само на едно семејство и се карактеризира со само еден од горенаведените обвиненија (броеви).
На пример:
Меѓутоа, едно семејство на елементарни честички може да содржи голем број на различни честички; на пример, групата бариони вклучува протон, неутрон и голем број хиперони. Да ја претставиме поделбата на елементарните честички во семејства:
лептони „електронски“: тие вклучуваат електронски позитрон електронски неутрино и електронски антинеутрино
лептони „муонски“: Тие вклучуваат миони со негативен и позитивен електричен полнеж и мионски неутрина и антинеутрина.Тие вклучуваат протон, неутрон, хиперони и сите нивни античестички.
Постоењето или отсуството на електричен полнеж не е поврзано со членство во ниту едно од наведените семејства. Забележано е дека сите честички чиј спин е еднаков на 1/2 нужно имаат едно од обвиненијата наведени погоре. Фотоните (чиј спин е еднаков на единство), мезоните - пиони и каоните (чиј спин е еднаков на нула) немаат ниту лептонски ниту барионски полнежи.
Во сите физички појави во кои учествуваат елементарните честички - во процесите на распаѓање; раѓање, уништување и меѓусебни трансформации, се почитува второто правило:
алгебарските збирови на броеви за секој тип на полнење посебно секогаш се одржуваат константни.
Ова правило е еквивалентно на трите закони за заштита:
Овие закони значат и дека меѓусебните трансформации помеѓу честичките кои припаѓаат на различни семејства се забранети.
За некои честички - каони и хиперони - се покажа дека е неопходно дополнително да се воведе уште една карактеристика, наречена чудност и означена со каоните, имаат ламбда и сигма хиперони - кси-хиперони - (горен знак за честички, долен знак за античестички). Во процесите во кои се забележува појава (раѓање) на честички со чудност, се почитува следново правило:
Закон за зачувување на необичноста. Ова значи дека појавата на една чудна честичка нужно мора да биде придружена со појава на една или повеќе чудни античестички, така што алгебарскиот збир на броевите пред и потоа
процесот на раѓање остана константен. Забележано е и дека за време на распаѓањето на чудните честички не се почитува законот за зачувување на необичноста, т.е. овој закон функционира само во процесите на раѓање на чудни честички. Така, за чудните честички процесите на создавање и распаѓање се неповратни. На пример, ламбда хиперон (чудноста е еднаква на распаѓање во протон и негативен пион:
Во оваа реакција, законот за зачувување на необичноста не се почитува, бидејќи протонот и пионот добиени по реакцијата имаат чудност еднаква на нула. Меѓутоа, во обратна реакција, кога негативен пион се судира со протон, не се појавува единечен ламбда хиперон; реакцијата продолжува со формирање на две честички со необичности со спротивни знаци:
Следствено, во реакцијата на создавање на ламбда хиперон, се почитува законот за зачувување на необичноста: пред и по реакцијата, алгебарскиот збир на „чудните“ броеви е еднаков на нула. Позната е само една реакција на распаѓање во која се забележува постојаноста на збирот на чудни броеви - ова е распаѓање на неутрален сигма хиперон во ламбда хиперон и фотон:
Друга карактеристика на чудните честички е острата разлика помеѓу времетраењето на процесите на раѓање (од редот на ) и просечното време на нивното постоење (околу ); за други (нечудни) честички овие времиња се од ист ред.
Забележете дека потребата да се воведат лептонски и барионски броеви или полнежи и постоењето на горенаведените закони за зачувување нè принудуваат да претпоставиме дека овие полнежи изразуваат квалитативна разлика помеѓу честичките од различни типови, како и помеѓу честичките и античестичките. Фактот дека на честичките и античестичките мора да им се доделат обвиненија со спротивни знаци укажува на неможноста за меѓусебни трансформации меѓу нив.
Понатамошното навлегување во длабочините на микросветот е поврзано со преминот од нивото на атомите на нивото на елементарните честички. Како прва елементарна честичка на крајот на 19 век. бил откриен електронот, а потоа во првите децении на 20 век. – фотон, протон, позитрон и неутрон.
По Втората светска војна, благодарение на употребата на современата експериментална технологија, а пред се моќните акцелератори, во кои се создаваат услови на високи енергии и огромни брзини, констатирано е постоење на голем број елементарни честички - над 300. Меѓу нив има и експериментално откриени и теоретски пресметани, вклучувајќи резонанци, кваркови и виртуелни честички.
Термин елементарна честичкапрвично значеше наједноставните, понатамошни неразградливи честички кои се во основата на какви било материјални формации. Подоцна, физичарите ја сфатија целата конвенција на терминот „елементарно“ во однос на микро-објектите. Сега нема сомнеж дека честичките имаат една или друга структура, но, сепак, историски утврденото име продолжува да постои.
Главните карактеристики на елементарните честички се маса, полнеж, просечен животен век, спин и квантни броеви.
Маса за одмор елементарните честички се одредуваат во однос на масата на мирување на електронот Има елементарни честички кои немаат маса на мирување - фотони. Останатите честички според овој критериум се поделени на лептони– светлосни честички (електрон и неутрино); мезони– честички со средна големина со маса која се движи од една до илјада електронски маси; бариони– тешки честички чија маса надминува илјада електронски маси и која вклучува протони, неутрони, хиперони и многу резонанци.
Електрично полнење е уште една важна карактеристика на елементарните честички. Сите познати честички имаат позитивен, негативен или нула полнеж. Секоја честичка, освен фотонот и двата мезони, одговара на античестички со спротивни полнежи. Околу 1963-1964 година беше изнесена хипотеза за постоењето кваркови– честички со фракционо електрично полнење. Оваа хипотеза сè уште не е потврдена експериментално.
По цел живот честичките се делат на стабилно И нестабилна . Постојат пет стабилни честички: фотонот, два вида неутрина, електронот и протонот. Стабилните честички ја играат најважната улога во структурата на макротелата. Сите други честички се нестабилни, постојат околу 10 -10 -10 -24 секунди, по што се распаѓаат. Елементарните честички со просечен животен век од 10–23–10–22 s се нарекуваат резонанци. Поради нивниот краток животен век, тие се распаѓаат дури и пред да го напуштат атомот или атомското јадро. Резонантните состојби беа пресметани теоретски, тие не можеа да се откријат во вистински експерименти.
Покрај полнењето, масата и животниот век, елементарните честички се опишани и со концепти кои немаат аналози во класичната физика: концептот назад . Спин е внатрешен аголен моментум на честичка што не е поврзан со нејзиното движење. Спин се карактеризира со спин квантен број с, кој може да има цели (±1) или полуцели (±1/2) вредности. Честички со целоброен спин - бозони, со полуцел број - фермиони. Електроните се класифицирани како фермиони. Според Паулиевиот принцип, атомот не може да има повеќе од еден електрон со исто множество квантни броеви n,м,л,с. Електроните, кои одговараат на брановите функции со ист број n, се многу блиски по енергија и формираат електронска обвивка во атомот. Разликите во бројот l ја одредуваат „подшколка“, останатите квантни броеви го одредуваат неговото пополнување, како што е споменато погоре.
Во карактеристиките на елементарните честички постои уште една важна идеја интеракции. Како што беше забележано претходно, познати се четири типа на интеракции помеѓу елементарните честички: гравитациски,слаб,електромагнетниИ силна(нуклеарна).
Сите честички кои имаат маса на мирување ( м 0), учествуваат во гравитациската интеракција, а наелектризираните исто така учествуваат во електромагнетната интеракција. Лептоните учествуваат и во слаби интеракции. Хадроните учествуваат во сите четири фундаментални интеракции.
Според квантната теорија на полето, сите интеракции се вршат поради размената виртуелни честички , односно честички чие постоење може да се процени само индиректно, според некои нивни манифестации преку некои секундарни ефекти ( вистински честички може директно да се снима со помош на инструменти).
Излегува дека сите четири познати типови на интеракции - гравитациони, електромагнетни, силни и слаби - имаат мерачна природа и се опишани со симетрии на мерачот. Тоа е, сите интеракции се, како што беа, направени „од истото празно“. Ова ни дава надеж дека ќе биде можно да се најде „единствениот клуч за сите познати брави“ и да се опише еволуцијата на Универзумот од состојба претставена со едно суперсиметрично суперполе, од состојба во која разликите помеѓу видовите на интеракции, меѓу сите видови на честички на материјата и теренските кванти сè уште не се појавиле.
Има огромен број начини за класификација на елементарните честички. На пример, честичките се поделени на фермиони (честички Ферми) - честички на материјата и бозони (честички Бозе) - поле кванти.
Според друг пристап, честичките се поделени во 4 класи: фотони, лептони, мезони, бариони.
Фотони (кванти на електромагнетно поле) учествуваат во електромагнетни интеракции, но немаат силни, слаби или гравитациони интеракции.
Лептони името го добиле од грчкиот збор лептос- лесно. Тие вклучуваат честички кои немаат силна интеракција: миони (μ – , μ +), електрони (е – , у +), електронски неутрина (v e – ,v e +) и мионски неутрина (v – m, v + m). Сите лептони имаат спин од ½ и затоа се фермиони. Сите лептони имаат слаба интеракција. Оние кои имаат електричен полнеж (т.е. миони и електрони) имаат и електромагнетна сила.
Мезони – нестабилни честички кои силно содејствуваат што не го носат таканаречениот барионски полнеж. Меѓу нив е Р-мезони или пиони (π +, π –, π 0), ДО-мезони, или каони (K +, K –, K 0), и ова-мезони (η) . Тежина ДО-мезоните се ~ 970me (494 MeV за наполнети и 498 MeV за неутрални ДО-мезони). Доживотно ДО-мезоните има светлинска величина од редот од 10 –8 с. Тие се распаѓаат за да се формираат Јас-мезони и лептони или само лептони. Тежина ова-мезоните е 549 MeV (1074me), животниот век е околу 10–19 секунди. Ова-мезоните се распаѓаат и формираат π-мезони и γ-фотони. За разлика од лептоните, мезоните имаат не само слаба (и, ако се наелектризирани, електромагнетна) интеракција, туку и силна интеракција, која се манифестира кога тие меѓусебно комуницираат, како и за време на интеракцијата помеѓу мезоните и барионите. Сите мезони имаат нула спин, значи тие се бозони.
Класа бариони комбинира нуклеони (p,n) и нестабилни честички со маса поголема од масата на нуклеоните, наречени хиперони. Сите бариони имаат силна интеракција и, според тоа, активно комуницираат со атомските јадра. Спинот на сите бариони е ½, така што барионите се фермиони. Со исклучок на протонот, сите бариони се нестабилни. За време на распаѓањето на барионите, заедно со другите честички, нужно се формира барион. Овој модел е една од манифестациите закон за зачувување на барионскиот полнеж.
Покрај честичките наведени погоре, откриени се и голем број краткотрајни честички кои силно содејствуваат, кои се т.н. резонанци . Овие честички се резонантни состојби формирани од две или повеќе елементарни честички. Животот на резонанца е само ~ 10 –23 –10 –22 с.
Елементарните честички, како и сложените микрочестички, може да се набљудуваат благодарение на трагите што ги оставаат додека минуваат низ материјата. Природата на трагите ни овозможува да го процениме знакот на полнежот на честичката, нејзината енергија, импулс, итн. Наелектризираните честички предизвикуваат јонизација на молекулите по нивниот пат. Неутралните честички не оставаат траги, но можат да се откријат во моментот на распаѓање во наелектризирани честички или во моментот на судир со кое било јадро. Следствено, неутралните честички на крајот се исто така откриени од јонизацијата предизвикана од наелектризираните честички што ги генерираат.
Честички и античестички. Во 1928 година, англискиот физичар П. Дирак успеал да најде релативистичка квантно-механичка равенка за електронот, од која следуваат голем број забележителни последици. Како прво, од оваа равенка спинот и нумеричката вредност на сопствениот магнетен момент на електронот се добиваат природно, без никакви дополнителни претпоставки. Така, се покажа дека спинот е и квантна и релативистичка големина. Но, ова не го исцрпува значењето на Дираковата равенка. Исто така, овозможи да се предвиди постоењето на античестичката на електронот - позитрон. Од Дираковата равенка се добиваат не само позитивни туку и негативни вредности за вкупната енергија на слободен електрон. Студиите на равенката покажуваат дека за даден моментум на честички, постојат решенија за равенката што одговара на енергиите: .
Помеѓу најголемата негативна енергија (- мд Со 2) и најмалку позитивна енергија (+ мд в 2) постои интервал на енергетски вредности што не може да се реализираат. Ширината на овој интервал е 2 мд Со 2. Следствено, се добиваат два региони на енергетски сопствени вредности: едниот започнува со + мд Со 2 и се протега на +∞, другиот започнува од - мд Со 2 и се протега на –∞.
Честичка со негативна енергија мора да има многу чудни својства. Премин во состојби со сè помалку енергија (односно, со зголемување на негативната енергија во големина), може да ослободи енергија, да речеме, во форма на зрачење и, бидејќи | Е| неограничено, честичка со негативна енергија би можела да емитува бескрајно голема количина на енергија. Сличен заклучок може да се дојде на следниот начин: од релацијата Е=мд Со 2 следува дека честичка со негативна енергија ќе има и негативна маса. Под влијание на силата на сопирање, честичката со негативна маса не треба да забави, туку да забрзува, извршувајќи бескрајно голема количина на работа на изворот на силата на сопирање. Со оглед на овие тешкотии, се чини дека би било неопходно да се признае дека државата со негативна енергија треба да се исклучи од разгледување дека води кон апсурдни резултати. Ова, сепак, би било во спротивност со некои општи принципи на квантната механика. Затоа Дирак избра поинаков пат. Тој предложи дека транзициите на електроните во состојби со негативна енергија обично не се забележуваат од причина што сите достапни нивоа со негативна енергија веќе се окупирани од електрони. 
Според Дирак, вакуум е состојба во која сите нивоа на негативна енергија се окупирани од електрони, а нивоата со позитивна енергија се слободни. Бидејќи сите нивоа што лежат под забранетата лента се окупирани без исклучок, електроните на овие нивоа не се откриваат на кој било начин. Ако на еден од електроните лоцирани на негативни нивоа му се даде енергија Е≥ 2мд Со 2, тогаш овој електрон ќе оди во состојба со позитивна енергија и ќе се однесува на вообичаен начин, како честичка со позитивна маса и негативен полнеж. Оваа прва теоретски предвидена честичка беше наречена позитрон. Кога позитрон ќе се сретне со електрон, тие се уништуваат (исчезнуваат) - електронот се движи од позитивно ниво до празно негативно. Енергијата што одговара на разликата помеѓу овие нивоа се ослободува во форма на зрачење. На сл. 4, стрелката 1 го прикажува процесот на создавање на пар електрон-позитрон, а стрелката 2 - нивно уништување. Терминот „уништување“ не треба да се сфаќа буквално. Во суштина, она што се случува не е исчезнување, туку трансформација на некои честички (електрон и позитрон) во други (γ-фотони).
Има честички кои се идентични со нивните античестички (т.е. немаат античестички). Таквите честички се нарекуваат апсолутно неутрални. Тие вклучуваат фотон, π 0 мезон и η мезон. Честичките идентични со нивните античестички не се способни за уништување. Тоа, сепак, не значи дека тие воопшто не можат да се трансформираат во други честички.
Ако на барионите (т.е. нуклеоните и хипероните) им е доделен барионски полнеж (или барионски број) ВО= +1, антибарјони – барионски полнеж ВО= –1, а сите други честички имаат барионски полнеж ВО= 0, тогаш сите процеси што се случуваат со учество на бариони и антибарјони ќе се карактеризираат со зачувување на полнежните бариони, исто како што процесите се карактеризираат со зачувување на електричен полнеж. Законот за зачувување на барионскиот полнеж ја одредува стабилноста на најмекиот барион, протонот. Трансформацијата на сите количини кои опишуваат физички систем, во кој сите честички се заменуваат со античестички (на пример, електрони со протони и протони со електрони итн.), се нарекува конјугација полнеж.
Чудни честички.ДО-мезоните и хипероните се откриени како дел од космичките зраци во раните 50-ти години на XX век. Од 1953 година, тие се произведуваат на акцелератори. Однесувањето на овие честички се покажа како толку необично што тие беа наречени чудни. Невообичаеното однесување на чудните честички беше тоа што тие очигледно се родени поради силните интеракции со карактеристично време од редот од 10-23 секунди, а нивниот животен век се покажа од редот на 10-8-10-10 секунди. Последната околност покажа дека распаѓањето на честичките се јавува како резултат на слаби интеракции. Беше целосно нејасно зошто чудните честички живееле толку долго. Бидејќи истите честички (π-мезони и протони) се вклучени и во создавањето и во распаѓањето на λ-хиперонот, беше изненадувачки што брзината (т.е. веројатноста) на двата процеси беше толку различна. Понатамошните истражувања покажаа дека чудните честички се раѓаат во парови. Ова доведе до идејата дека силните интеракции не можат да играат улога во распаѓањето на честичките поради фактот што присуството на две чудни честички е неопходно за нивно манифестирање. Од истата причина, единственото создавање на чудни честички се покажува како невозможно.
За да ја објаснат забраната за еднократно производство на чудни честички, М. Гел-Ман и К. Нишиџима воведоа нов квантен број, чија вкупна вредност, според нивната претпоставка, треба да се зачува при силни интеракции. Ова е квантен број Сбеше именуван чудноста на честичката. Во слабите интеракции, необичноста може да не се зачува. Затоа, се припишува само на силно интерактивни честички - мезони и бариони.
Неутрино.Неутриното е единствената честичка која не учествува ниту во силни ниту во електромагнетни интеракции. Со исклучок на гравитациската интеракција, во која учествуваат сите честички, неутрината можат да учествуваат само во слаби интеракции.
Долго време остана нејасно како неутриното се разликува од антинеутриното. Откривањето на законот за зачувување на комбинираниот паритет овозможи да се одговори на ова прашање: тие се разликуваат по хеличност. Под хеличностсе разбира одредена врска помеѓу насоките на импулсот Ри назад Счестички. Хеличноста се смета за позитивна ако спинот и моментумот се во иста насока. Во овој случај, насоката на движење на честичките ( Р) и насоката на „ротација“ што одговара на центрифугата формираат десна завртка. Кога центрифугата и моментумот се насочени спротивно, хеличноста ќе биде негативна (преводното движење и „ротацијата“ формираат лева завртка). Според теоријата за надолжните неутрина развиена од Јанг, Ли, Ландау и Салам, сите неутрина што постојат во природата, без оглед на методот на нивното потекло, секогаш се целосно надолжно поларизирани (т.е. нивниот спин е насочен паралелно или антипаралелно со моментумот Р). Неутриното има негативен(лево) хеличност (што одговара на односот на насоките СИ Р, прикажано на сл. 5 (б), антинеутрино – позитивна (деснорака) хеличност (а). Така, хеличноста е она што ги разликува неутрините од антинеутрините.
Ориз. 5.Шема на хеличност на елементарните честички
Систематика на елементарните честички.Моделите забележани во светот на елементарните честички може да се формулираат во форма на закони за зачувување. Доста такви закони веќе се акумулирани. Некои од нив се испостави дека не се точни, туку само приближни. Секој закон за зачувување изразува одредена симетрија на системот. Закони за зачувување на импулсот Р, аголен моментум Ли енергија Еги одразуваат својствата на симетријата на просторот и времето: зачувување Ее последица на хомогеноста на времето, зачувувањето Рпоради хомогеноста на просторот и зачувувањето Л– неговата изотропија. Законот за зачувување на паритет е поврзан со симетријата помеѓу десно и лево ( Р-инваријантност). Симетријата во однос на конјугацијата на полнежот (симетрија на честички и античестички) води до зачувување на парноста на полнежот ( СО-инваријантност). Законите за зачувување на електричните, барионските и лептонските полнежи изразуваат посебна симетрија СО-функции. Конечно, законот за зачувување на изотопскиот спин ја рефлектира изотропијата на изотопскиот простор. Неусогласеноста со еден од законите за заштита значи повреда на соодветниот тип на симетрија во оваа интеракција.
Во светот на елементарните честички важи следново правило: се што не е забрането со законите за заштита е дозволено. Последните ја играат улогата на правила за исклучување кои ја регулираат интерконверзијата на честичките. Пред сè, да ги забележиме законите за зачувување на енергијата, импулсот и електричното полнење. Овие три закони ја објаснуваат стабилноста на електронот. Од зачувувањето на енергијата и моментумот произлегува дека вкупната маса на одмор на производите на распаѓање мора да биде помала од масата на мирување на честичката што се распаѓа. Ова значи дека електронот може да се распадне само во неутрина и фотони. Но, овие честички се електрично неутрални. Така, излегува дека електронот едноставно нема на кого да го пренесе својот електричен полнеж, па затоа е стабилен.
Кваркови.Станаа толку многу честички наречени елементарни што се појавија сериозни сомнежи за нивната елементарна природа. Секоја од честичките кои силно содејствуваат се карактеризира со три независни адитивни квантни броеви: полнење П, хиперполнење Уи барионски полнеж ВО. Во овој поглед, се појави хипотеза дека сите честички се изградени од три основни честички - носители на овие полнежи. Во 1964 година, Гел-Ман и, независно од него, швајцарскиот физичар Цвајг изнесоа хипотеза според која сите елементарни честички се изградени од три честички наречени кваркови. На овие честички им се доделуваат фракциони квантни броеви, особено електричен полнеж еднаков на +⅔; –⅓; +⅓ соодветно за секој од трите кваркови. Овие кваркови обично се означени со буквите У,Д,С. Покрај кварковите, се сметаат и антикварковите ( u,г,с). До денес се познати 12 кваркови - 6 кваркови и 6 антикваркови. Мезоните се формираат од пар кварк-антикварк, а барионите се формираат од три кваркови. На пример, протонот и неутронот се составени од три кваркови, што го прави протонот или неутронот безбоен. Според тоа, се разликуваат три обвиненија за силни интеракции - црвено ( Р), жолта ( Y) и зелена ( Г).
На секој кварк му е доделен ист магнетен момент (μV), чија вредност не е одредена од теоријата. Пресметките направени врз основа на оваа претпоставка ја даваат вредноста на магнетниот момент μ p за протонот = μ kv, а за неутрон μ n = – ⅔μ квадратни.
Така, за односот на магнетни моменти се добива вредноста μ p / μ n = –⅔, во одлична согласност со експерименталната вредност.
Во основа, бојата на кваркот (како знакот на електричното полнење) почна да ја изразува разликата во својството што ја одредува меѓусебната привлечност и одбивност на кварковите. По аналогија со квантите на полиња со различни интеракции (фотони во електромагнетни интеракции, Р-мезони во силни заемодејства и сл.) беа внесени честички кои ја носеа интеракцијата меѓу кварковите. Овие честички беа наречени глуоните. Тие ја пренесуваат бојата од еден кварк во друг, предизвикувајќи кварковите да се држат заедно. Во физиката на кварковите, беше формулирана хипотезата за затворање (од англиски. затворања– фаќање) на кваркови, според кои е невозможно да се одземе кварк од целината. Може да постои само како елемент на целината. Постоењето на кваркови како реални честички во физиката е веродостојно потврдено.
Идејата за кваркови се покажа како многу плодна. Тоа овозможи не само да се систематизираат веќе познатите честички, туку и да се предвиди цела низа нови. Ситуацијата што се разви во физиката на елементарните честички потсетува на ситуацијата создадена во атомската физика по откривањето на периодичниот закон во 1869 година од страна на Д.И. Менделев. Иако суштината на овој закон беше разјаснета само околу 60 години по создавањето на квантната механика, тој овозможи да се систематизираат хемиските елементи познати до тоа време и, покрај тоа, доведе до предвидување на постоењето на нови елементи и нивните својства. . На ист начин, физичарите научија да ги систематизираат елементарните честички, а развиената таксономија, во ретки случаи, овозможи да се предвиди постоењето на нови честички и да се предвидат нивните својства.
Значи, во моментов, кварковите и лептоните може да се сметаат за навистина елементарни; Има 12 од нив, или заедно со анти-четити - 24. Покрај тоа, постојат честички кои обезбедуваат четири фундаментални интеракции (интеракциски кванти). Има 13 од овие честички: гравитон, фотон, В± - и З-честички и 8 глуони.
Постоечките теории за елементарните честички не можат да покажат кој е почетокот на серијата: атоми, јадра, хадрони, кварковиВо оваа серија, секоја посложена материјална структура вклучува поедноставна како компонента. Очигледно, ова не може да продолжи бесконечно. Се претпоставуваше дека опишаниот синџир на материјални структури се заснова на предмети од фундаментално различна природа. Прикажано е дека таквите објекти можеби не се точки, туку продолжени, иако екстремно мали (~ 10-33 cm) формации, т.н. супержици.Опишаната идеја не е остварлива во нашиот четиридимензионален простор. Оваа област на физиката е генерално исклучително апстрактна и многу е тешко да се најдат визуелни модели кои помагаат да се поедностави перцепцијата на идеите својствени за теориите за елементарните честички. Сепак, овие теории им дозволуваат на физичарите да ја изразат меѓусебната трансформација и меѓузависност на „најелементарните“ микро-објекти, нивната поврзаност со својствата на четиридимензионалното време-простор. Најмногу ветува е т.н М-теорија (М – од мистерија- загатка, тајна). Таа оперира дванаесет-димензионален простор . На крајот на краиштата, за време на транзицијата кон четиридимензионалниот свет што ние директно го перципираме, сите „дополнителни“ димензии се „срушени“. М-теоријата е досега единствената теорија која овозможува да се сведе четири фундаментални интеракции на една - т.н. Супермоќ.Исто така, важно е дека М-теоријата дозволува постоење на различни светови и воспоставува услови кои обезбедуваат појава на нашиот свет. М-теоријата сè уште не е доволно развиена. Се верува дека финалето „теорија на сè“ врз основа на М-теоријата ќе биде изградена во 21 век.
Елементарните честички во прецизното значење на овој термин се примарни, дополнително неразградливи честички, од кои, по претпоставка, се состои целата материја. Концептот на „елементарни честички“ во современата природна наука ја изразува идејата за исконски ентитети кои ги одредуваат сите познати својства на материјалниот свет, идеја која потекнува од раните фази на формирањето на природната наука и отсекогаш играла важна улога во нејзиниот развој. Концептот на „елементарни честички“ е формиран во тесна врска со воспоставувањето на дискретната природа на структурата на материјата на микроскопско ниво. Откритие на преминот од 19-20 век. најмалите носители на својствата на материјата - молекули и атоми - и утврдувањето на фактот дека молекулите се изградени од атоми, за прв пат овозможија да се опишат сите познати супстанции како комбинации на конечен, иако голем број на структурни компоненти - атоми. Последователната идентификација на присуството на составните атоми - електрони и јадра, утврдувањето на сложената природа на јадрата, која се покажа дека е изградена од само два вида честички (протони и неутрони), значително го намали бројот на дискретни елементи што се формираат својствата на материјата, и даде причина да се претпостави дека синџирот на составни делови на материјата завршува во дискретни формации без структура - Елементарни честички Таквата претпоставка, генерално кажано, е екстраполација на познати факти и не може ригорозно да се потврди. Невозможно е со сигурност да се каже дека постојат честички кои се елементарни во смисла на горната дефиниција. Протоните и неутроните, на пример, долго сметани за елементарни честички, како што се испостави, имаат сложена структура. Не може да се исклучи можноста дека низата на структурните компоненти на материјата е фундаментално бесконечна. Исто така, може да испадне дека изјавата „се состои од...“ во некоја фаза од проучувањето на материјата ќе испадне дека е без содржина. Во овој случај, ќе треба да се напушти дефиницијата за „елементарно“ дадена погоре. Постоењето на елементарни делови е еден вид постулат, а тестирањето на неговата валидност е една од најважните задачи на природната наука.
Елементарната честичка е колективен термин кој се однесува на микро-објекти на субнуклеарна скала кои не можат да се поделат (или сè уште не се докажани) на нивните составни делови. Нивната структура и однесување ги проучува физиката на честички. Концептот на елементарните честички се заснова на фактот на дискретната структура на материјата. Голем број на елементарни честички имаат сложена внатрешна структура, но невозможно е да се разделат на делови. Другите елементарни честички се без структура и може да се сметаат за примарни основни честички.
Од првото откритие на елементарна честичка (електрон) во 1897 година, откриени се повеќе од 400 елементарни честички.
Врз основа на големината на нивниот спин, сите елементарни честички се поделени во две класи:
фермиони - честички со спин од половина цел број (на пример, електрон, протон, неутрон, неутрино);
бозоните се честички со целоброен спин (на пример, фотон).
Врз основа на типовите на интеракции, елементарните честички се поделени во следните групи:
Компонентни честички:
хадроните се честички кои учествуваат во сите видови фундаментални интеракции. Тие се состојат од кваркови и се поделени, пак, на:
мезони (хадрони со спин со цел број, т.е. бозони);
бариони (хадрони со спин со половина цел број, т.е. фермиони). Овие, особено, ги вклучуваат честичките што го сочинуваат јадрото на атомот - протонот и неутронот.
Фундаментални (без структурални) честички:
Лептоните се фермиони, кои имаат форма на точкасти честички (т.е. не се состојат од ништо) до размери од редот од 10−18 m. Тие не учествуваат во силни заемодејства. Учеството во електромагнетните интеракции беше експериментално забележано само за наелектризираните лептони (електрони, миони, тау лептони) и не беше забележано за неутрина. Постојат 6 познати типови на лептони.
Кварковите се фракционо наелектризирани честички кои се дел од хадроните. Тие не беа забележани во слободна состојба. Како и лептоните, тие се поделени на 6 типа и се без структура, меѓутоа, за разлика од лептоните, тие учествуваат во силни интеракции.
мерач бозони - честички преку чија размена се вршат интеракции:
фотон - честичка што носи електромагнетна интеракција;
осум глуони - честички кои ја носат силната интеракција;
три средновекторски бозони W+, W− и Z0, кои носат слаба интеракција;
гравитонот е хипотетичка честичка која ја пренесува гравитациската интеракција. Постоењето на гравитони, иако сè уште не е експериментално докажано поради слабоста на гравитациската интеракција, се смета за доста веројатно; сепак, гравитонот не е вклучен во Стандардниот модел.
Хадроните и лептоните формираат материја. Мерачните бозони се кванти на различни видови зрачење.
Покрај тоа, Стандардниот модел нужно го содржи Хигсовиот бозон, кој, сепак, сè уште не е откриен експериментално.
Способноста да се подложат на меѓусебни трансформации е најважното својство на сите елементарни честички. Елементарните честички се способни да се раѓаат и уништат (емитираат и апсорбираат). Ова исто така важи и за стабилните честички, со единствената разлика што трансформациите на стабилните честички не се случуваат спонтано, туку преку интеракција со други честички. Пример е уништувањето (т.е. исчезнувањето) на електрон и позитрон, придружено со раѓање на фотони со висока енергија. Може да се случи и обратен процес - раѓање на пар електрон-позитрон, на пример, кога фотон со доволно висока енергија ќе се судри со јадро. Протонот исто така има толку опасен близнак како позитронот за електронот. Тоа се нарекува антипротон. Електричниот полнеж на антипротонот е негативен. Во моментов, античестички се пронајдени во сите честички. Античестичките се спротивставени на честичките затоа што кога некоја честичка ќе се сретне со нејзината античестичка, доаѓа до нивно уништување, т.е. двете честички исчезнуваат, претворајќи се во кванти на зрачење или други честички.
Во разновидноста на елементарните честички познати до денес, се среќава повеќе или помалку хармоничен систем на класификација.Најпогодна таксономија на бројни елементарни честички е нивната класификација според видовите на интеракции во кои учествуваат. Во однос на силната интеракција, сите елементарни честички се поделени во две големи групи: хадрони (од грчки хадрос - големи, силни) и лептони (од грчки лептос - светлина).
Првично, терминот „елементарна честичка“ значеше нешто апсолутно елементарно, првата тула од материја. Меѓутоа, кога во 1950-тите и 1960-тите беа откриени стотици хадрони со слични својства, стана јасно дека хадроните барем имаат внатрешни степени на слобода, т.е., тие не се елементарни во строга смисла на зборот. Овој сомнеж подоцна беше потврден кога се покажа дека хадроните се состојат од кваркови.
Така, човештвото напредна малку подлабоко во структурата на материјата: лептоните и кварковите сега се сметаат за најелементарни делови на материјата слични на точки. За нив (заедно со мерачните бозони) се користи терминот „фундаментални честички“.
2. КАРАКТЕРИСТИКИ НА КОРИСНИ ЧЕСТИЧКИ
Сите елементарни честички се предмети со екстремно мали маси и големини. Повеќето од нив имаат маси по редот на масата на протонот, еднаква на 1,6×10 -24 g (само масата на електроните е значително помала: 9×10 -28 g). Експериментално утврдените големини на протонот, неутронот, р-мезонот се еднакви по големина на 10 -13 cm. Големините на електронот и мионот не можеа да се утврдат, само се знае дека се помали од 10 -15 cm Микроскопски маси и големини Елементарните честички се во основата на квантната специфичност на нивното однесување. Карактеристичните бранови должини што треба да им се доделат на елементарните честички во квантната теорија (каде што е Планковата константа, m е масата на честичката, c е брзината на светлината) се блиски по редослед на големината на типичните големини во кои се јавува нивната интеракција ( на пример, за р-мезонот 1 .4×10 -13 cm). Ова води до фактот дека квантните закони се одлучувачки за елементарните честички.
; p + ®m + + v m; К + ®p + + p 0 (знакот „тилда“ над симболот на честичките во натамошниот текст ги означува соодветните античестички). Различни процеси со елементарни честички значително се разликуваат по интензитетот на нивното појавување. Во согласност со ова, интеракциите на елементарните честички феноменолошки можат да се поделат во неколку класи: силни, електромагнетни и слаби интеракции. Сите елементарни честички имаат и гравитациска интеракција.
Силни интеракциисе издвојуваат како интеракции што доведуваат до процеси кои се случуваат со најголем интензитет меѓу сите други процеси. Тие исто така доведуваат до најсилна врска помеѓу елементарните честички. Токму силните интеракции ја одредуваат поврзаноста на протоните и неутроните во јадрата на атомите и обезбедуваат исклучителна јачина на овие формации, што лежи во основата на стабилноста на материјата под копнени услови.
Електромагнетни интеракциисе карактеризира како интеракции засновани на комуникација со електромагнетното поле. Процесите предизвикани од нив се помалку интензивни од процесите на силни интеракции, а врската генерирана од нив е значително послаба. Електромагнетните интеракции, особено, се одговорни за поврзувањето на атомските електрони со јадрата и поврзувањето на атомите во молекулите.
Слаби интеракции, како што покажува самото име, предизвикуваат многу бавно случување процеси со елементарни честички. Илустрација за нивниот низок интензитет е фактот што неутрината, кои имаат само слаби интеракции, слободно продираат, на пример, во дебелината на Земјата и Сонцето. Слабите интеракции предизвикуваат и бавно распаѓање на таканаречените квазистабилни елементарни честички. Животниот век на овие честички е во опсег од 10 -8 -10 -10 секунди, додека типичните времиња за силни интеракции на елементарните честички се 10 -23 -10 -24 секунди.
Гравитационите интеракции, добро познати по нивните макроскопски манифестации, во случај на елементарни честички на карактеристични растојанија од ~ 10 -13 cm произведуваат исклучително мали ефекти поради малите маси на елементарните честички.
Јачината на различни класи на интеракции може приближно да се карактеризира со бездимензионални параметри поврзани со квадратите на константите на соодветните интеракции. За силни, електромагнетни, слаби и гравитациски интеракции на протони со просечна процесна енергија од ~1 GeV, овие параметри корелираат како 1:10 -2: l0 -10:10 -38. Потребата да се означи просечната енергија на процесот се должи на фактот дека за слаби интеракции бездимензионалниот параметар зависи од енергијата. Покрај тоа, интензитетот на различни процеси зависат различно од енергијата. Ова води до фактот дека релативната улога на различните интеракции, општо земено, се менува со зголемувањето на енергијата на честичките кои содејствуваат, така што поделбата на интеракциите на класи, врз основа на споредба на интензитетите на процесите, сигурно се врши на не премногу високи енергии. Различните класи на интеракции, сепак, имаат и други специфични карактеристики поврзани со различни својства на нивната симетрија, што придонесува за нивно раздвојување при повисоки енергии. Дали оваа поделба на интеракции во класи ќе биде зачувана во границата на највисоките енергии останува нејасно.
Во зависност од нивното учество во одредени видови интеракции, сите проучувани елементарни честички, со исклучок на фотонот, се поделени во две главни групи: хадрони (од грчкиот хадрос - големи, силни) и лептони (од грчкиот лептос - мали, тенок, лесен). Хадроните се карактеризираат првенствено по тоа што имаат силни интеракции, заедно со електромагнетни и слаби интеракции, додека лептоните учествуваат само во електромагнетни и слаби интеракции. (Имплицирано е присуство на гравитациони интеракции заеднички за двете групи.) Хадронските маси се блиски по редослед на големината на масата на протонот (m p); П-мезонот има минимална маса меѓу хадроните: t p »m 1/7×t p. Масите на лептоните познати пред 1975-76 година биле мали (0,1 m p), но најновите податоци очигледно укажуваат на можноста за постоење на тешки лептони со иста маса како хадроните. Првите претставници на проучуваните хадрони беа протонот и неутронот, а лептоните - електронот. Фотон кој има само електромагнетни интеракции не може да се класифицира како хадрони или лептони и мора да се подели на посебен дел. група. Според оние развиени во 70-тите. Според наше мислење, фотонот (честичка со нулта маса на мирување) е вклучен во истата група со многу масивни честички - т.н. средновекторски бозони одговорни за слаби интеракции и сè уште не се набљудувани експериментално.
Секоја елементарна честичка, заедно со спецификите на нејзините вродени интеракции, се опишува со збир на дискретни вредности на одредени физички количини или нејзини карактеристики. Во некои случаи, овие дискретни вредности се изразуваат преку цели или фракциони броеви и некој заеднички фактор - мерна единица; овие бројки се зборуваат како квантни броеви на елементарни честички и само тие се специфицирани, испуштајќи ги мерните единици.
Заедничките карактеристики на сите елементарни честички се маса (m), животен век (t), спин (J) и електричен полнеж (Q). Сè уште нема доволно разбирање за законот со кој се распределуваат масите на елементарните честички и дали постои некоја единица за нив
мерења.
Во зависност од нивниот животен век, елементарните честички се делат на стабилни, квазистабилни и нестабилни (резонанции). Стабилни, во рамките на точноста на современите мерења, се електронот (t > 5×10 21 година), протонот (t > 2×10 30 години), фотонот и неутриното. Квазистабилните честички вклучуваат честички кои се распаѓаат поради електромагнетни и слаби интеракции. Нивниот животен век е > 10 -20 секунди (за слободен неутрон дури ~ 1000 секунди). Резонансите се елементарни честички кои се распаѓаат поради силни интеракции. Нивниот карактеристичен век на траење е 10 -23 -10 -24 секунди. Во некои случаи, распаѓањето на тешките резонанци (со маса од ³ 3 GeV) поради силните интеракции е потиснато и животниот век се зголемува до вредности од ~ 10 -20 секунди.
Спин на елементарните честички е цел број или полуцел број множител на . Во овие единици спинот на p- и K-мезоните е 0, за протонот, неутронот и електронот J = 1/2, за фотонот J = 1. Има честички со поголем спин. Големината на спинот на елементарните честички го одредува однесувањето на ансамбл од идентични (идентични) честички или нивната статистика (В. Паули, 1940). Честичките со спин од половина цел број се предмет на статистика на Ферми-Дирак (оттука и името фермиони), што бара антисиметрија на брановата функција на системот во однос на пермутацијата на пар честички (или непарен број на парови) и, затоа, „забранува“ две честички од полуцел број спин да бидат во иста состојба (принцип на Паули). Честичките со цел број спин се предмет на статистика на Бозе-Ајнштајн (оттука и името бозони), што бара симетрија на брановата функција во однос на пермутациите на честичките и дозволува кој било број на честички да бидат во иста состојба. Статистичките својства на елементарните честички се значајни во случаи кога неколку идентични честички се формираат при раѓање или распаѓање. Статистиката на Ферми-Дирак, исто така, игра исклучително важна улога во структурата на јадрата и ги одредува шемите на полнење на атомските обвивки со електрони, кои се во основата на периодичниот систем на елементи на Д. И. Менделеев.
Електричните полнежи на проучуваните елементарни честички се целобројни множители на вредноста e » 1,6×10 -19 k, наречени елементарен електричен полнеж. За познати елементарни честички Q = 0, ±1, ±2.
Покрај наведените величини, елементарните честички дополнително се карактеризираат со голем број квантни броеви, наречени внатрешни. Лептоните носат специфичен лептонски полнеж L од два вида: електронски (L e) и муонски (L m); L e = +1 за електрони и електронски неутрино, L m = +1 за негативен мион и мионска неутрина. Тежок лептон т; и неутриното поврзано со него, очигледно, се носители на нов тип лептонски полнеж L t.
За хадроните L = 0, и ова е уште една манифестација на нивната разлика од лептоните. За возврат, значителни делови од хадроните треба да се припишат на специјалното барионско полнење B (|E| = 1). Хадроните со B = +1 формираат подгрупа
барионите (ова ги вклучува протонот, неутронот, хипероните, барионските резонанци), а хадроните со B = 0 се подгрупа на мезони (p- и K-мезони, бозонски резонанци). Името на подгрупите хадрони доаѓа од грчките зборови barýs - тежок и mésos - медиум, кои во почетната фаза на истражувањето, елементарните честички ги рефлектираа компаративните вредности на масите на тогаш познатите бариони и мезони. Подоцнежните податоци покажаа дека масите на бариони и мезони се споредливи. За лептоните B = 0. За фотоните B = 0 и L = 0.
Барјоните а мезоните се делат на веќе споменатите агрегати: обични (нечудни) честички (протон, неутрон, п-мезони), чудни честички (хиперони, К-мезони) и шармирани честички. Оваа поделба одговара на присуството на специјални квантни броеви во хадроните: чудност S и шарм (англиски шарм) Ch со дозволени вредности: 151 = 0, 1, 2, 3 и |Ch| = 0, 1, 2, 3. За обични честички S = 0 и Ch = 0, за чудни честички |S| ¹ 0, Ch = 0, за шармирани честички |Ch| ¹0 и |S| = 0, 1, 2. Наместо чудност, често се користи квантниот броен хиперполнет Y = S + B, што очигледно има пофундаментално значење.
Веќе првите студии со обични хадрони открија присуство меѓу нив на семејства на честички кои се слични по маса, со многу слични својства во однос на силните интеракции, но со различни вредности на електричен полнеж. Протонот и неутронот (нуклеоните) беа првиот пример за такво семејство. Подоцна, слични семејства беа откриени меѓу чудните и (во 1976 година) меѓу шармираните хадрони. Заедништвото на својствата на честичките вклучени во такви семејства е одраз
постоењето на иста вредност на посебен квантен број - изотопски спин I, кој, како и обичниот спин, зема цели и полуцели вредности. Самите семејства обично се нарекуваат изотопски мултипти. Бројот на честички во мултиплет (n) е поврзан со I со односот: n = 2I + 1. Честичките од еден изотопски мултиплет се разликуваат една од друга по вредноста на „проекцијата“ на изотопскиот спин I 3, а соодветните вредности на Q се дадени со изразот: 
Важна карактеристика на хадроните е и внатрешниот паритет P, поврзан со работата на просторите, инверзија: P зема вредности од ±1.
За сите елементарни честички со ненулта вредности на барем еден од полнежите O, L, B, Y (S) и шармот Ch, постојат античестички со исти вредности на маса m, животен век t, спин J и за хадроните на изотопски спин 1, но со спротивни знаци на сите полнежи и за бариони со спротивен знак на внатрешната паритет P. Честичките кои немаат античестички се нарекуваат апсолутно (вистински) неутрални. Апсолутно неутралните хадрони имаат посебен квантен број - паритет на полнеж (т.е. паритет во однос на операцијата за конјугација на полнеж) C со вредности од ±1; примери за такви честички се фотонот и p 0 .
Квантни броеви елементарните честички се поделени на прецизни (т.е. оние кои се поврзани со физички количини кои се зачувани во сите процеси) и непрецизни (за кои соодветните физички количини не се зачувани во некои процеси). Спин J е поврзан со строгиот закон за зачувување на аголниот моментум и затоа е точен квантен број. Други точни квантни броеви: Q, L, B; според современите податоци тие се зачувани при сите трансформации Елементарни честички Стабилноста на протонот е директен израз на зачувувањето на B (на пример, нема распаѓање p ® e + + g). Сепак, повеќето хадронски квантни броеви се непрецизни. Изотопскиот спин, иако е зачуван во силни интеракции, не е зачуван во електромагнетни и слаби интеракции. Чудноста и шармот се зачувани во силните и електромагнетни интеракции, но не и во слабите интеракции. Слабите интеракции исто така ја менуваат внатрешната и парноста на наплатата. Комбинираниот паритет на КП е зачуван со многу поголем степен на точност, но исто така е нарушен во некои процеси предизвикани од слаби интеракции. Причините што предизвикуваат незачувување на многу квантни броеви на хадрони се нејасни и, очигледно, се поврзани и со природата на овие квантни броеви и со длабоката структура на електромагнетните и слабите интеракции. Зачувувањето или незачувувањето на одредени квантни броеви е една од значајните манифестации на разликите во класите на интеракции на елементарните честички.
ЗАКЛУЧОК
На прв поглед се чини дека проучувањето на елементарните честички е од чисто теоретско значење. Но, тоа не е вистина. Елементарните честички се користени во многу области од животот.
Наједноставната примена на елементарните честички е во нуклеарни реактори и акцелератори. Во нуклеарните реактори, неутроните се користат за разбивање на јадрата на радиоактивните изотопи за производство на енергија. Кај акцелераторите, елементарните честички се користат за истражување.
Електронските микроскопи користат снопови од „тврди“ електрони за да видат помали предмети од оптичкиот микроскоп.
Со бомбардирање на полимерни филмови со јадра од одредени елементи, можете да добиете еден вид „сито“. Големината на дупките во него може да биде 10 -7 см Густината на овие дупки достигнува милијарда на квадратен сантиметар. Таквите „сита“ може да се користат за ултра фино чистење. Тие ја филтрираат водата и воздухот од најмалите вируси, јагленовата прашина, стерилизираат лековити раствори и се неопходни за следење на состојбата на животната средина.
Во иднина, неутрината ќе им помогне на научниците да навлезат во длабочините на Универзумот и да добијат информации за раниот период на развојот на галаксиите.
За да се објаснат својствата и однесувањето на елементарните честички, тие треба да бидат обдарени, покрај масата, електричното полнење и видот, со голем број дополнителни количини карактеристични за нив (квантни броеви), за кои ќе разговараме подолу.
Елементарните честички обично се делат на четири класи . Покрај овие класи, се претпоставува постоење на друга класа на честички - гравитони (кванти на гравитационото поле). Овие честички се уште не се откриени експериментално.
Да дадеме краток опис на четирите класи на елементарни честички.
Само една честичка припаѓа на една од нив - фотон .
Фотони (квантите на електромагнетното поле) учествуваат во електромагнетни интеракции, но немаат силни и слаби интеракции.
Се формира втората класа лептони , трето - хадрони и конечно четвртиот - мерач бозони (Табела 2)
табела 2
| Елементарни честички |
|||
| Лептони |
Калибрација бозони |
Хадрони |
|
|
|
|||
| n, стр, хиперони Барионски резонанци |
Мезоник резонанци |
||
Лептони (грчки" лептос" - лесно) - честички,вклучени во електромагнетни и слаби интеракции. Тие вклучуваат честички кои немаат силна интеракција: електрони (), миони (), таони (), како и електронски неутрина (), мионски неутрини () и тау неутрина (). Сите лептони имаат спин еднакви на 1/2 и затоа се фермиони . Сите лептони имаат слаба интеракција. Оние кои имаат електричен полнеж (т.е. миони и електрони) имаат и електромагнетна интеракција. Неутрините учествуваат само во слаби интеракции.
Хадрони (грчки" adros“ – голем, масивен) - честички,учество во силно,електромагнетни и слаби интеракции. Денеска се познати над сто хадрони и тие се поделени на бариони И мезони .
Барјоните - хадрони,составена од три кваркови (qqq) и има барионски број Б = 1.
Класата бариони комбинира нуклеони ( стр, n) и нестабилни честички со маса поголема од масата на нуклеоните, наречени хиперони (). Сите хиперони имаат силна интеракција и затоа активно комуницираат со атомските јадра. Вртењето на сите бариони е 1/2, така што барионите се фермиони . Со исклучок на протонот, сите бариони се нестабилни. Кога барион се распаѓа, заедно со други честички, нужно се формира барион. Овој модел е еден од манифестации на законот за зачувување на барионскиот полнеж.
Мезони - хадрони,составен од кварк и антикварк () и има барионски број Б = 0.
Мезоните се силно содејствувачки нестабилни честички кои не носат таканаречен барионски полнеж. Тие вклучуваат -мезони или пиони (), К-мезони или каони ( 
), и -мезони. Масите и мезоните се исти и еднакви на 273,1, 264,1 животен век, соодветно, и s. Масата на К-мезоните е 970. Животниот век на К-мезоните е од редот на с. Масата на ета мезоните е 1074, животниот век е од редот на с. За разлика од лептоните, мезоните имаат не само слаба (а ако се наелектризирани, електромагнетна) интеракција, туку и силна интеракција, која се манифестира кога тие меѓусебно комуницираат, како и за време на интеракцијата помеѓу мезоните и барионите. Спинот на сите мезони е нула, така што тие се бозони.
Мерач бозони - честички,интеракција помеѓу основните фермиони(кваркови и лептони). Ова се честички В + , В – , З 0 и осум видови глуони g. Ова го вклучува и фотонот γ.
Својства на елементарните честички
Секоја честичка е опишана со множество физички величини - квантни броеви кои ги одредуваат нејзините својства. Најчесто користените карактеристики на честичките се како што следува.
Маса на честички , м. Масите на честичките варираат од 0 (фотон) до 90 GeV ( З-бозон). З-бозонот е најтешката позната честичка. Сепак, може да постојат и потешки честички. Масите на хадрони зависат од типовите на кваркови што ги содржат, како и од нивните спин состојби.
Доживотно , τ. Во зависност од нивниот животен век, честичките се делат на стабилни честички, имајќи релативно долг животен век и нестабилна.
ДО стабилни честичкивклучуваат честички кои се распаѓаат преку слаби или електромагнетни интеракции. Поделбата на честичките на стабилни и нестабилни е произволна. Затоа, стабилните честички вклучуваат честички како што се електронот, протонот, за кои моментално не се откриени распаѓања, и мезонот π 0, кој има животен век τ = 0,8×10 - 16 секунди.
ДО нестабилни честичкивклучуваат честички кои се распаѓаат како резултат на силни интеракции. Тие обично се нарекуваат резонанци . Карактеристичниот животен век на резонанциите е 10 - 23 -10 - 24 секунди.
Спин Ј. Вредноста на центрифугата се мери во единици ħ и може да земе 0, полуцели и целобројни вредности. На пример, спинот на π- и К-мезоните е еднаков на 0. Спинот на електрон и мион е еднаков на 1/2. Спинот на фотонот е 1. Има честички со поголема вредност на спин. Честичките со спин од половина цел број се покоруваат на статистиката на Ферми-Дирак, а честичките со спин со цел број се покоруваат на статистиката на Бозе-Ајнштајн.
Електрично полнење q. Електричниот полнеж е цел број повеќекратен од д= 1,6×10 - 19 C, наречен елементарен електричен полнеж. Честичките може да имаат полнежи 0, ±1, ±2.
Внатрешен паритет Р. Квантен број Рго карактеризира својството на симетрија на брановата функција во однос на просторните рефлексии. Квантен број Рима вредност +1, -1.
Заедно со карактеристиките заеднички за сите честички, тие исто така користат квантни броеви кои се доделуваат само на одделни групи на честички.
Квантни броеви : барионски број ВО, чудност с, Шарм (шарм) Со, убавина (дноили убавина) б, горниот (врвност) т, изотопски спин Јассе припишува само на силно интерактивни честички - хадрони.
Лептонови броеви
Л е, Л μ , Лτ. Лептонските броеви се доделуваат на честички кои формираат група лептони. Лептони д, μ и τ учествуваат само во електромагнетни и слаби интеракции. Лептони ν д, n μ и n τ учествуваат само во слаби интеракции. Лептонските броеви имаат значење Л е, Л μ , Лτ = 0, +1, -1. На пример, e - , електронска неутрина n димаат Л е= +l; , има Л е= - l. Сите хадрони имаат 
.
Барјонски број ВО. Бројот на барион е важен ВО= 0, +1, -1. Барјоните, на пример, n, Р, Λ, Σ, нуклеонските резонанци имаат барионски број ВО= +1. Мезони, мезонски резонанци имаат ВО= 0, антибарионите имаат ВО = -1.
Чудност с. Квантниот број s може да има вредности -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 и се одредува со составот на кварковите на хадроните. На пример, хипероните Λ, Σ имаат с= -l; К + - , К– - мезоните имаат с= + l.
Шарм Со. Квантен број Со Со= 0, +1 и -1. На пример, барион Λ+ има Со = +1.
Дното б. Квантен број бможе да земе вредности -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. Во моментов се откриени честички кои имаат б= 0, +1, -1. На пример, ВО+ -мезон има б = +1.
Врвност т. Квантен број тможе да земе вредности -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. Во моментов, само еден услов е откриен со т = +1.
Изоспин Јас. Силно интерактивни честички може да се поделат во групи на честички кои имаат слични својства (иста вредност на спин, паритет, барионски број, чудност и други квантни броеви кои се зачувани во силни интеракции) - изотопски мултипти. Вредност на изоспин Јасго одредува бројот на честички вклучени во еден изотопски мултиплет, nИ Рсочинува изотопски двојник Јас= 1/2; Σ + , Σ - , Σ 0 се вклучени во изотопска тројка Јас= 1, Λ - изотопски сингл Јас= 0, број на честички вклучени во една изотопски мултиплет, 2Јас + 1.
Г - паритет е квантен број што одговара на симетријата во однос на истовремената операција на конјугација на полнеж Сои промени во знакот на третата компонента Јасизоспин. Г-паритетот е зачуван само во силни интеракции.