Фундаментальные взаимодействия и частицы
Фундаментальные взаимодействия
При попытках объяснить все разнообразные превращения элементарных частиц был открыт новый вид взаимодействия, которое назвали слабым. Оно, действительно, гораздо слабее сильного взаимодействия и действует на еще более малом расстоянии: если радиус действия сильного взаимодействия около 2 ферми (чуть больше размера протона), то слабого — в тысячу раз меньше. Именно слабое взаимодействие ответственно за превращения нейтрона и протона друг в друга, которые происходят при бета-распадах ядер.
Итак, все процессы в микромире управляются тремя фундаментальными взаимодействиями:
Гравитационное же (четвертое) взаимодействие между элементарными частицами несоизмеримо слабее, так что о нем в микромире можно попросту забыть.
Все эти взаимодействия осуществляются посредством особых частиц-переносчиков — подобно тому, как это происходит при взаимодействии нуклонов в ядре, согласно модели Юкавы. Про переносчиков фундаментальных взаимодействий у нас будет потом особый разговор, а сейчас поговорим о частицах-участниках, между которыми и могут происходить взаимодействия.
Слабое взаимодействие — самое универсальное: в нем участвуют абсолютно все частицы, в отличие от сильного.
Фундаментальные частицы
Те элементарные частицы, которые участвуют в сильном взаимодействии, назвали адронами (от греческого «адрос» — сильный). Таких частиц около 400 видов. Оставшиеся немногие частицы (их 6 видов, и столько же античастиц), назвали лептонами (от греческого «лептос» — легкий), потому что первые из открытых лептонов — электрон и нейтрино — и в самом деле гораздо легче адронов.
Можно ли как-то «прощупать» частицы, чтобы определить их размеры и наличие (или отсутствие) внутренней структуры? Для этого применили по сути тот же метод, что в своё время использовал Резерфорд для «прощупывания» атома. Только вместо альфа-частиц в качестве снарядов служили самые быстрые электроны, которые были разогнаны на ускорителе. Чем быстрее электроны, тем меньше их дебройлевская длина волны и тем более мелкие детали они способны обнаружить.
Оказалось, что все адроны имеют сложную внутреннюю структуру.
А вот лептоны не имеют внутренней структуры, и размеры их неопределимо малы (в Стандартной модели считается, что они вообще не имеют собственного размера). Лептонам присвоен статус фундаментальных частиц.
Множество адронов, в свою очередь, делятся на две группы:
- мезоны с целым спином
- барионы с полуцелым
Мезоны (от греческого «мезос» — средний) по массе меньше барионов (от греч. «барос» — тяжёлый).
Среди барионов как особые подклассы выделяют нуклоны (они самые долгоживущие и самые «полезные» из всех адронов) и гипероны (сверхтяжелые).
Представим классификацию всех частиц-участников в виде схемы:
Смотрите также
