Розділ XXV. Фізика ядра і елементарних часток
§25.1.Основні поняття про елементарні частки
Кількість елементарних частинок*), які відомі до цього часу, вже перевищує два порядки. Щоб їх класифікувати, необхідно приймати до уваги взаємодії між ними. Інтенсивність її між елементарними частками характеризується сталою взаємодії. За означенням – це стала безвимірна величина, яка визначає імовірність процесу елементарних перетворень і зумовлена видом самої взаємодії.
Відомі чотири види взаємодій:
1. Гравітаційна взаємодія. Її носієм є гравітаційне поле, а квантом – гравітон. В цій взаємодії приймають участь матеріальні об’єкти будь-якої природи.
Стала взаємодії для неї складає порядку EMBED Equation.3 , радіус – безмежний, а час приблизно оцінюється в EMBED Equation.3 років. Гравітаційна взаємодія ненасичуюча, універсальна і властива практично для всіх тіл, але суттєвої ролі в мікросвіті не відіграє.
2. Слабка взаємодія. Стала слабкої взаємодії порядку EMBED Equation.3 , а час взаємодії складає EMBED Equation.3 . Носієм слабкої взаємодії є так зване векторне мезонне поле, яке, в основному, проявляється
*) Крім частинок є античастинки. До них належать такі елементарні частинки, які взаємодіючи з античастинками їм перетворюються в інші матеріальні частинки – кванти відповідних полів.
під час бета-розпаду, розпаду нестабільних часток, взаємодії нейтрино з речовиною. Стала слабкої взаємодії приблизно втрічі більша, ніж для гравітаційної, однак радіус дії не перевищує EMBED Equation.3 . На відміну від інших взаємодій, слабка взаємодія не утворює зв’язаних станів. Її прикладом є бета-розпад нейтрона, під час якого він перетворюється в протон, електрон і антинейтрино за схемою
EMBED Equation.3 . (25.1.1)
3. Електромагнітна взаємодія. Вона проявляється між зарядженими частинками. Для неї стала взаємодії дорівнює EMBED Equation.3 , що порядку EMBED Equation.3 , радіус дії необмежений ( EMBED Equation.3 ), а час взаємодії необмежений для стабільних заряджених часток.
Інтенсиввність електромагнітної взаємодії на два порядки менша, ніж сильна. В електромагнітній взаємодії приймають участь всі заряджені частинки фотон, EMBED Equation.3 мезон і нейтрон, в якого заряд відсутній, але є магнітний момент.
4. Сильна або ядерна взаємодія. Стала взаємодії для неї порядку одиниці, а радіус дії порядку EMBED Equation.3 . Час взаємодії складає EMBED Equation.3 . Носієм сильної взаємодії є піонне поле, а квантами – піони.
Ядерна взаємодія здатна до насичення. У ній беруть участь всі сильно взаємодіючі частинки: нуклони, EMBED Equation.3 мезони, дивні частинки і резонанси та їх античастинки. Однак не приймають участь в сильній взаємодії фотони і лептони.
Отже, з точки зору розглянутих взаємодій елементарні частки можна згрупувати в такі класи.
1.Гравітони – кванти і носії гравітаційної взаємодії. До таких відносять ті, що приймають участь в гравітаційній взаємодії. Гравітони лише передбачені теоретично і до цього часу експериментально не виявлені.
2. Фотони –кванти електромагнітного поля і приймають учсть в електромагнітній взаємодії. Вони не приймають участі в сильній і слабкій взаємодіях. Фотони відносяться до стабільних часток, маса спокою яких дорівнює нулеві, тобто існують лише в русі.
3.Лептони. Це група легких часток. До них відносяться вісім частинок, що не беруть участь в сильній взаємодії: електронное та мюонне нейтрино, електрон, EMBED Equation.3 мезон і відповідні цим частинкам античастинки. Маси лептонів змінюються в широких межах: від нуля (для нейтрино) до EMBED Equation.3 електронних мас (для мюона). Всі лептони мають спін EMBED Equation.3 , тому описуються статистикою Фермі-Дірака. Електрон і EMBED Equation.3 мезон беруть участь в електромагнітних взаємодіях, а нейтрино – лише в слабких. До цієї групиних належать також нейтріно і мюон.
Отже, лептони приймають участь в гравіт...