optika

Материальные элементарные частицы (те, из которых состоит материя) можно представить в виде своеобразной «периодической системы» — таблицы кварков и лептонов (табл. 42.1).

Таблица 42.1

Данная модель включает 6 разновидностей кварков и 6 лептонов. Эти 12 частиц разделены на колонки в соответствии с их элементарными зарядами. Ряды соответствуют трём семействам основных материальных частиц.

Основным является первый ряд, где содержатся частицы, необходимые для создания атома: u- и d- кварки образуют нуклоны. Нуклоны, в свою очередь, образуют ядро атома. Отрицательно заряженные электроны, притягиваюсь к ядру, образуют атомы. И, наконец, атомы образуют молекулы. Оставшаяся четвёртая частица — электронное нейтрино — не связана с материей. Нейтрино играет основную роль при β-распаде ядра, когда протоны и нейтроны могут превращаться друг в друга. Без β-распада, как указывалось выше, не мог бы происходить синтез ядер в недрах Солнца. Таким образом, первое семейство кварков и лептонов необходимо для существования мира в том виде, в каком мы его знаем.

Второй и третий ряд таблицы необходимы для объяснения свойств частиц, приходящих из космоса и создаваемых на ускорителях. Вопрос о том, какую роль в строении материи играют частицы, входящие во второй и третий ряд, остается открытым. Однако с помощью этих элементарных частиц объясняются все известные нам частицы, которые существуют во Вселенной.

Двенадцать материальных элементарных частиц, приведённых в табл. 42.1, образуют более сложные объекты (протоны, нейтроны и т.д.) путём взаимодействия между собой за счёт переносчиков взаимодействия. Таких переносчиков, как было рассмотрено выше, пять: гравитон, фотон, глюон, W- и Z-бозоны. Таким образом, современная теории говорит о том, что на данном этапе развития физики существует 17 элементарных частиц, с помощью которых можно объяснить существование материи, из которой создана Вселенная.

Можно ли считать, что, наконец, установлены истинные элементарные частицы? Некоторые физики-ядерщики считают, что да, можно. В пользу этого говорит то, что кварки и лептоны — истинные точечные частицы, то есть они никогда не наблюдались в возбуждённом

153

состоянии в отличие от атомов, ядер и нуклонов. Однако никто не сможет утверждать, что с развитием техники физического эксперимента, не появится что-то новое, что ещё более углубит наши знания о материи. Ядерная физика продолжает развиваться. Одним из нерешённых вопросов является вопрос о природе фундаментальных взаимодействий. Физики полагают, что должна существовать единая теория, объединяющая все четыре взаимодействия, и называют это «великим объединением». Уже удалось создать единую теорию, объединяющую электромагнитное и слабое взаимодействие. Однако объединить все взаимодействия, включая гравитацию, пока не удалось. В этом направлении работал А.Эйнштейн, но его попытки оказались безуспешными. Однако нет никакого сомнения, что такая теория будет создана.

Приложение

Таблица некоторых физических постоянных

154

155