ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ Элементарными называют частицы внутреннюю структуру

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ

Элементарными называют частицы, внутреннюю структуру которых на современном уровне знания описать невозможно.

Многие элементарные частицы были открыты благодаря космическому излучению. Оно представляет собой поток частиц высоких энергий.

Элементарные частицы могут характеризоваться не только массой, энергией, импульсом и электрическим зарядом, но и, например, барионным зарядом, лептонным зарядом, четностью, цветом, странностью, ароматом. Для этих величин при превращениях частиц выполняются законы сохранения.

Известны четыре вида взаимодействия между элементарными частицами: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.

Сильное взаимодействие проявляется между тяжелыми частицами (протонами, нейтронами…). -15 м. Радиус действия примерно 10 Ядерные силы обусловлены сильными взаимодействиями.

Электромагнитные взаимодействия обусловлены электрическими зарядами и переносятся фотонами. Радиус действия бесконечен.

Слабое взаимодействие проявляется во многих видах распада и взаимного превращения частиц. Короткодействующее.

Гравитационное взаимодействие универсально, ему подвержены все частицы. Радиус действия бесконечен. Из-за очень малой величины гравитационным взаимодействием в ядерных процессах можно пренебречь.

В зависимости от типа взаимодействия элементарные частицы разделяют на 4 группы: 1. Первая группа состоит только из одной частицы - фотона, который является бозоном (спин S = 1) участвует в электромагнитных взаимодействиях. 2. Во вторую группу входят лептоны, которые не участвуют в сильных взаимодействиях. Все они являются фермионами с полуцелым спином. Известно 12 лептонов: электрон, мюон, – лептон, нейтрино: – электронное ( е), мюонное ( , ), – нейтрино ( ) и их античастицы.

3. Третью группу составляют мезоны. Они являются бозонами и участвуют в сильных взаимодействиях. 4. Четвертую группу образуют барионы, которые участвуют в сильных взаимодействиях и являются фермионами. Мезоны и барионы называют адронами.

Классы элементарных частиц Сильное Фотон Слабое ЭМ-е (если заряжены) - + + + Мезоны + + + Барионы + + + Лептоны Гравитон ? Резонансы Примеры По спину бозон Электрон, фермионы мюон, нейтрино -мезоны, К бозоны -мезоны… Нуклоны, фермионы гипероны Короткоживу- Бозоны и щие частицы фермионы

Античастицы Почти все элементарные частицы имеют античастицы. Античастицы отличаются от своих частиц противоположным электрическим зарядом (для заряженных частиц) и противоположным магнитным моментом. При взаимодействии частицы и её античастицы они аннигилируют.

Существуют и абсолютно нейтральные частицы (фотон, пи-мезон…). Они тождественны со своими античастицами и не способны к аннигиляции.

Кварки В 1964 г. Гелл-Манн и Цвейг выдвинули гипотезу, согласно которой все сильно взаимодействующие частицы и резонансы состоят из трех фундаментальных частиц - кварков и трех антикварков. У этих частиц дробные квантовые числа, дробный электрический заряд, дробное массовое число и т. д.

К настоящему времени известны кварки: u, d, s, c, b и t. Последний t кварк пока используется в теории.

Каждый тип кварка предоставлен тремя разновидностями , у которых квантовые числа и масса одинаковы, но разный “цвет”: красный, зеленый, синий. Смесь кварков бесцветна. Кварки u, c, t имеют заряд Кварки d, s, b заряд

Один из создателей кварковой модели Гелл-Манн

Недавно удалось получить новое агрегатное состояние вещества — кварк-глюонную плазму. В ней кварки не сидят внутри протонов и нейтронов, а свободно гуляют по всему сгустку ядерного вещества. Делают так: тяжелые ядра разгоняют в ускорителе до скорости, очень близкой к скорости света, и затем сталкивают. При этом на очень короткое время возникает температура в триллионы градусов, которая и расплавляет ядра в кварк-глюонную плазму.

Данные о свойствах такой плазмы очень нужны для астрофизики. Когда тяжелые звезды взрываются в конце своей жизни, от них часто остаются чрезвычайно компактные объекты — нейтронные и, возможно, кварковые звезды. Сердцевина этих звезд целиком состоит из нейтронов, а может быть даже и из холодной кварк-глюонной плазмы. Такие звезды уже давно обнаружены, но что происходит у них внутри — можно только догадываться. Так что хорошее понимание физики кварков ведет к прогрессу в астрофизике.

Физический вакуум Под физическим вакуумом понимают полностью лишённое вещества пространство. Даже если бы удалось получить это состояние на практике, оно не было бы абсолютной пустотой. Современная физика утверждает, что в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные элементарные частицы.

В вакууме, заключенном в объеме обыкновенной электрической лампочки, энергии такое большое количество, что ее хватило бы, чтобы вскипятить все океаны на Земле. (Р. Фейнман, Дж. Уилер)

Главный смысл новейших мировых открытий: во вселенной доминирует физический вакуум, по плотности энергии он превосходит все обычные формы материи вместе взятые. Хоть вакуум чаще всего называют космическим, он присутствует всюду, пронизывая насквозь все пространство и материю. Физический вакуум является в прямом смысле слова неисчерпаемым источником энергии.

Физический вакуум - это единое энергоинформационное поле вселенной.