Другие характеристики частиц, в том числе и заряды, отличные от электрического, рассмотрим позднее.

Различают три уровня микромира:

1. Молекулярно-атомный

2. Ядерный

3. Мельчайшие частицы

71.)Виды взаимодействий. Процессы, в которых участвуют различные элементарные частицы, сильно различаются по характерным временам их протекания и энергиям.

Известны четыре вида взаимодействий между элементарными частицами:

сильное,

электромагнитное,

слабое,

гравитационное (перечислены в порядке убывания интенсивности).

Интенсивность взаимодействия принято характеризоватьконстантой взаимодействия α, которая представляет собой безразмерный параметр, определяющий вероятность процессов, обусловленных данным видом взаимодействия. Отношение констант даёт относительную интенсивность соответствующих взаимодействий.

1. Сильное взаимодействие

Этот вид взаимодействия обеспечивает связь нуклонов в ядре.

Константа сильного взаимодействия имеет величину порядка 1. Наибольшее расстояние, на котором проявляется сильное взаимодействие, (радиус действия), составляет примерно 10–15м.

2. Электромагнитное взаимодействие.

Константа взаимодействия α = 1/137 ≈ 10–2 (константа тонкой структуры). Радиус действия не ограничен (r=∞).

3. Слабое взаимодействие.

Это взаимодействие ответственно за все виды β-распада ядер (включая e – захваты), за распады элементарных частиц, а также за все процессы взаимодействия нейтрона с веществом.

Константа взаимодействия равна порядку величины 10-10÷10–14. Слабое взаимодействие, как и сильное, является короткодействующим.

4. Гравитационное взаимодействие.

Константа взаимодействия имеет значение порядка 10–38. Радиус действия не ограничен (r=∞). Гравитационное взаимодействие является универсальным, ему подвержены все без исключения элементарные частицы. Однако в процессах микромира гравитационное взаимодействие ощутимой роли не играет.

72.)Краткая классификация и свойства частиц

Элементарные частицы обычно подразделяются на четыре класса.

В одном из них только одна частица – фотон.

Второй класс образуют лептоны,

Третий –адроны, (мезоны и барионы часто объединяют в один класс сильно взаимодействующих частиц, называемыхадронами(греческое слово«адрос» означает крупный, массивный)).

1. ФОТОНЫ,γ (кванты электромагнитного поля), участвуют в электромагнитных взаимодействиях, но не обладают сильным и слабым взаимодействием.

2. ЛЕПТОНЫ - частицы, участвующие в электромагнитных и слабых взаимодействиях. Нейтрино участвуют только в слабых взаимодействиях. Лептоны(от греч. «лептос» – лёгкий) - легкие частицы, не обладающие сильным взаимодействием:

• электроны (e–, e+),

• мюоны (μ–, μ+),

• таоны (τ–, τ+),

а также

электронные нейтрино (nе, ),

мюонный нейтрино (nm, )

тау нейтрино (nt, ).

Все лептоны имеют спины, равные 1/2ћ, и, следовательно являются фермионами. Все лептоны обладают слабым взаимодействием. Те из них, которые имеют электрический заряд (т.е. мюоны и электроны), обладают также и электромагнитным взаимодействием. Эти частицы являются шестой компонентой космического излучения.

2. АДРОНЫ - тяжелые, крупные частицы, участвующие в сильных, электромагнитных и слабых взаимодействиях. Класс адронов объединяет мезоны и барионы.Сегодня известно свыше сотни адронов.

Барионы - адроны, состоящие из трёх кварков (qqq) и имеющие барионное число B = 1. Барионы являются тяжелыми частицами. Самыми легкими из барионов являются нуклоны – протоны и нейтроны. За ними следуют так называемые гипероны (L, S+, S, S- ,X ,X- ,W-). Последний - омега-минус-гиперон, открытый в 1964 г. Это тяжелая частица с массой в 3273 электронных масс. Всегипероны обладают сильным взаимодействием и, следовательно, активно взаимодействуют с атомными ядрами. Все барионы имеют спин 1/2, т.е. являются фермионами. За исключением протона все барионынестабильны: время жизни составляет всего лишь ~10–23–10–22с.

Мезоны - адроны, состоящие из кварка и антикварка (q, ) и имеющие барионное число B = 0. Мезоны яыляются сильно взаимодействующими нестабильными частицами, не несущими т.н. барионного заряда:

• π- мезоны или пионы (π+, π–, π0),

• K - мезоны или каоны (К+, К-, К0, )

• η– (эта) мезон

Массы π+ и π– мезонов одинакова и равна 273,1me,

mπ0 » 264.1me

Время жизни соответственно2,6∙10–8 и 0,8∙10–16с.

Масса К-мезонов составляет 970me.

Время жизни К-мезонов 10–8 с.

Масса эта-мезонов 1074 me, время жизни порядка 10–19с.

В отличии от лептонов, мезоны обладают не только слабым (и, если они заряжены, электромагнитным), но также и сильным взаимодействием, проявляющимся при взаимодействии их между собой, а также при взаимодействии между мезонами и барионами. Спин всех мезонов равен нулю, так что они являются бозонами.

4. КАЛИБРОВОЧНЫЕ БОЗОНЫ - частицы переносящие взаимодействие между кварками и лептонами.