4.2. ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
4.2.1. Общие сведения об элементарных частицах
Дать строгое определение понятию элементарные частицы оказывается затруднительным. В качестве первого приближения можно понимать под элементарными частицами такие микрочастицы, внутреннюю структуру которых на современном уровне развития физики нельзя представить как объединение других частиц. Во всех наблюдавшихся до сих пор явлениях каждая такая частица ведёт себя как единое целое. Элементарные частицы могут превращаться друг в друга (протон в нейтрон и наоборот, γ-квант в e-, e+ и наоборот и т.д.).
В настоящее время общее число известных элементарных частиц (вместе с античастицами) приближается к 400. Пока мы встречались
только с электроном e- (позитроном e+), протоном р, нейтроном n, фотоном γ и электронным (анти) нейтрино νe ... Эти частицы стабильны или квазистабильны, и они существуют в природе в свободном или слабосвязанном состоянии. Так, квазистабильные нейтроны входят в состав атомных ядер, многие из которых являются абсолютно устойчивыми. Почти все остальные элементарные частицы крайне нестабильны и образуются во вторичном космическом излучении или получаются в лаборатории с помощью ускорителей, а затем быстро распадаются, превращаясь в конечном итоге в стабильные частицы. Основные классы элементарных частиц и их наиболее важные представители рассмотрены ниже.
Для описания свойств отдельных элементарных частиц вводится целый ряд физических величин, значениями которых они и различаются. Наиболее известными среди них являются масса, среднее время жизни, спин, электрический заряд, магнитный момент. О других характеристиках частиц, в т.ч. о зарядах, отличных от электрического, будем говорить по ходу изложения.
Из соотношений неопределенностей следует, что для выявления деталей структуры порядка Δr нужно иметь зондирующие частицы с импульсом (Δр > h/Δr). Если принять Δр = E / c, то
...
Современные ускорители позволяют получать частицы с энергией
до 1000 ГэВ ≈ 1012 эВ. Следовательно, с их помощью можно проникнуть вглубь вещества на расстояние порядка
...
Различают три уровня микромира:
• молекулярно-атомный: E = 1-10 эВ, Δr ≈ 10-8 - 10-10 м;
|