Физика элементарных частиц

Кроме уже известных частиц – электрон, протон, нейтрон, в космических лучах и в экспериментах на ускорителях заряженных частиц было обнаружено большое количество новых частиц, которые назвали элементарными частицами.

На сегодня строгой классификации элементарных частиц (типа таблицы Менделеева) не существует.

Элементарные частицы можно объединить в три группы: фотоны, лептоны и адроны. Элементарные частицы, отнесенные к каждой из этих групп, обладают общими свойствами и характеристиками, которые отличают их от частиц другой группы.

К группе фотонов относится единственная частица – фотон, кото-

рый переносит электромагнитное взаимодействие, хотя в эл/м взаи-

модействии участвуют в той или иной степени все частицы, как заря-

женные, так и нейтральные (кроме нейтрино). Спин фотона равен 1.

К группе лептонов относятся электрон, мюон, таон, соответствующие им нейтрино, а также их античастицы. Все лептоны имеют спин, равный 1/2.

Лептонам приписывают, так называемый лептонный заряд: для лептонов он равен +1, для антилептонов он равен –1, для всех остальных элементарных частиц он равен 0.

Для лептонного заряда существует закон сохранения: в замкнутой системе при любых процессах взаимопревращаемости элементарных частиц лептонный заряд сохраняется.

Таблица

Группа	Название частицы	Заряд, в ед. е	Масса покоя, в ед. mе	Cпин, в ед.	Лептон- ный заряд	Барион- ный заряд
Фотоны	Фотон
Лептоны	Электрон			½	+1
Эл. нейтрино			½	+1
Мюон		206, 8	½	+1
Мюон.нейтрино			½	+1
Таон			½	+1
Таон. нейтрино			½	+1
Адроны	Мезоны		264, 1-
	-1074
Барионы	Протон			½		+1
Нейтрон			½		+1
Гиперон		2183-			+1

Основную часть элементарных частиц составляют адроны. К этой группе относятся мезоны, нуклоны (протон, нейтрон) и гипероны, а также их античастицы (нуклоны и гипероны часто объединяют в группу барионов). Мезоны имеют спин равный 0, спин барионов равен 1/2 или 3/2.

Адронам приписывают барионный заряд: для всех барионов он равен +1, для антибарионов он равен –1, для мезонов и их античастиц он равен 0.

Для барионного заряда существует закон сохранения: в замкнутой системе при любых процессах взаимопревращаемости элементарных частиц барионный заряд сохраняется.

В последние годы увеличение числа элементарных частиц происходит в основном вследствие расширения группы адронов.

Поэтому развитие работ по их классификации все время сопровождалось поисками новых, более фундаментальных частиц, которые могли бы служить базисом для построения всех частиц.

Гипотеза о существование таких «суперэлементарных» частиц, названных кварками, была высказана в 1964 году Цвейгом и Гелл-Маном. Согласно кварковой модели фотон и лептоны являются элементарными частицами, а все адроны состоят из трех кварков, имеющих дробные электрический и барионный заряды. (Каждому из этих четырех кварков соответствует свой антикварк).

В настоящее время признана точка зрения, что между лептонами и кварками существует симметрия: число лептонов должно быть равно числу типов кварков. В 1977 г. был открыт еще один кварк с зарядом +1/3, предполагается, что существует и шестой кварк с зарядом +2/3.

Является ли схема из шести лептонов и шести кварков окончательной или же число лептонов (кварков) будет расти, покажут дальнейшие исследования.