Элементарные частицы

1897г. – Дж.Томсон открыл электрон
1919 г.– Э.Резерфорд открыл протон
1932 – Дж. Чэдвик открывает нейтрон

Начиная с 1932г. Было открыто более 400 элементарных частиц
Элементарная частица – это микрообъект, который невозможно расщепить на составные части, и который взаимодействует с другими микрообъектами как единое целое.

Фундаментальные частицы – это бесструктурные частицы, которые до настоящего времени не удалось описать как составные.

Величины, характеризующие элементарные частицы
Масса
Электрический заряд
Время жизни
Спин (собственный момент импульса)

Элементарные частицы делятся на:
Фермионы – частицы с полуцелым спином (1/2 h, 3/2 h….)
Например: электрон, протон, нейтрон
Бозоны – частицы с целым спином (0, h, 2 h ….)
Например: фотон, П- мезон

Фермионы подчиняются принципу Паули
В одном и том же энергетическом состоянии может находится не более двух фермионов с противоположными спинами.
Вольфганг Паули
австрийский физик-теоретик

Античастица а (элементарной частицы а) – элементарная частица, имеющая (по отношению к а) равную массу покоя, одинаковый спин, время жизни и противоположный заряд.
Частицей, совпадающей со своей античастицей, является фотон.

В 1931 г. английский физик П.Дирак теоретически предсказал существование позитрона – античастицы электрона.

В 1932 г. позитрон был экспериментально открыт американским физиком Карлом Андерсоном.
В 1947г. был обнаружен антипион.
В 1955 г. – антипротон, а в 1956 г. антинейтрон.

Аннигиляция – процесс взаимодействия элементарной частицы с ее античастицей, в результате которого они превращаются в фотоны или другие частицы.
Процесс обратный аннигиляции:

Антивещество – вещество состоящее из антинуклонов и позитронов
В 1969 г. В нашей стране был получен антигелий.
Затем были получены антидейтерий, антитритий.
Антивещество – самый совершенный источник энергии, самое калорийное «горючее»

Адроны – элементарные частицы, участвующие в сильном взаимодействии.
Лептоны –фундаментальные частицы, не участвующие в сильном взаимодействии.

Для выделения класса лептонов вводится квантовое число – лептонный заряд L. Для лептонов L=1, для антилептонов L= -1, для адронов L=0.

Мюон был открыт в космических лучах в 1936 г. (на 1см2 поверхности Земли каждую минуту падает один мюон).
Для реакции распада мюона выполняется закон сохранения лептонного заряда.

В 1975 г. был открыт самый тяжелый лептон – таон.
Для реакции распада таона также выполняется закон сохранения лептонного заряда.

К классу адронов относятся около 300 частиц, участвующих в сильном взаимодействии
Мезоны- бозоны со спином, равным 0, h.
Барионы- фермионы со спином, равным h/2, 3h/2.

Для выделения класса барионов вводится квантовое число –барионный заряд В. Для барионов В=1, для антибарионов В= -1, у частиц, не являющимися барионами В=0.
Во всех взаимодействиях барионный заряд сохраняется.

В 1963 г. американские физики-теоретики Дж. Цвейг и М.Гелл-Манн выдвинули гипотезу о том, что адроны состоят из кварков.
В 1969 г. экспериментальное подтверждение кварковой структуры адронов пришло из Стэнфорда.

U (up) – верхний кварк
d (down) – нижний кварк
S (strange) – странный кварк
t (truth) – истинный кварк
В (beauty) – прелестный кварк
С (charmed) – очарованный кварк

Характеристики кварков

Барионы состоят из трех кварков:
p= (u;u;d), n= (u; d; d)
Мезоны состоят из кварка и антикварка:
П+=(u; d )
Кварковая структура адронов

Каждый тип кварков может иметь три цветовых заряда: красный, синий и зеленый. Все адроны цветонейтральны.
Так как существует 6 кварков и 6 антикварков, каждый из которых может иметь 3 цвета, то полное число кварков равно 36.