4.7.2 Лептоны

Среди лептонов наиболее известен электрон. Электрон — это первая из открытых элементарных частиц.

Другой хорошо известный лептон — нейтрино. Нейтрино являются наиболее распространенными частицами во Вселенной. Вселен­ную можно представить безбрежным нейтринным морем, в котором изредка встречаются острова в виде атомов. Но, несмотря на такую распространенность нейтрино, изучать их очень сложно, т.к. нейтрино почти неуловимы, они проникают через вещество, как будто его вообще нет.

Достаточно широко распространены в природе мюоны, на долю которых приходится значительная часть космического излучения. Мюон — одна из первых известных нестабильных субатомных частиц, открытая в 1936 г. Во всех отношениях мюон напоминает электрон: имеет тот же заряд и спин, участвует в тех те взаимодействиях, но имеет большую массу и нестабилен

В конце 70-х гг. был обнаружен третий заряженный лептон, получивший на­звание тау-лептон. Это очень тяжелая частица. Ее масса около 3500 масс электрона, но во всем остальном он ведет себя подобно электрону и мюону.

Значительно расширился список лептонов в 60-х гг. Было установлено, что существует несколько типов нейтрино: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино. У каждого лептона есть своя античастица, таким образом, общее число лептонов равно двенадцати.

4.7.3 Адроны

Если лептонов двенадцать, то адронов сотни, и подавляющее большинство из них резонансы, т.е. крайне нестабильные частицы. Наиболее известны такие адроны, как нейтрон и протон. Остальные адроны короткоживущие и быстро распадаются.

В 1963 г. была предложена кварковая модель адронов. Основная идея этой теории: все андроны построены из более мелких частиц – кварков. Кварки несут дробный электрический заряд: -1/3, либо +2/3 заряда электрона. Комбинация из 2-х или 3-х кварков может иметь суммарный заряд, равный 0 или 1. Основоположники теории кварков Гелл-Манн и Цвейг в 60-е гг. ввели три сорта (аромата) кварков: u (от up-верхний), d (от down - нижний) и s (от strange - странный).

Кварки могут соединяться друг с другом либо тройками, либо парами кварк-антикварк. Пр.: протон состоит из двух u- и одного d-кварка (uud), нейтрон udd.

Из различных комбинаций трех основных частиц получили все известные адроны. Но в 70-ые гг. были открыты новые адроны (пси-частицы, ипсилон-мезон и др.). Это нанесло удар по первому варианту теории кварков, т.к. в том варианте уже не было места для новых частиц. Проблему решили за счет трёх новых ароматов: с – очарованный, b – прелестный, и t – истинный.

4.7.4 Частицы - переносчики взаимодействий

Перечень известных частиц не исчерпывается лептонами и адронами, образующими строительный материал вещества. Есть еще один тип частиц, которые не являются строительным материалом материи, а непосредственно обеспечивают четыре фундаментальных взаимодействия, т.е. образуют своего рода «клей», не позволяющий миру распадаться на части.

Переносчиком электромагнитного взаимодействия выступает фотон.

Глюоны — переносчики сильного взаимодействия (связывают кварки попарно или тройками).

Переносчики слабого взаимодействия три частицы — W^± и Z⁰ - бозоны.

Высказывается мнение, что возможно существование и переносчика гравитационного поля — гравитона. В принципе гравитоны можно зафикси­ровать в эксперименте. Но поскольку гравитационное взаимодействие очень слабое и в квантовых процессах практически не проявля­ется, то непосредственно зафиксировать гравитоны очень сложно и пока не удалось.

Классификация частиц на лептоны, адроны и переносчики взаи­модействий исчерпывает мир известных нам субатомных частиц. Каждый вид частиц играет свою роль в формировании структуры материи. Вселенной.