Истинно нейтральные частицы

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ПРИРОДЕ

Типы взаимодействий элементарных частиц

Сильное, или ядерное

Обусловливает связь протонов в ядрах и обеспечивает исключительную прочность этих образований, лежащих в основе стабильности вещества в земных условиях.

Электромагнитное

Характеризуется как взаимодействие, в основе которого лежит связь с электромагнитным полем. Характерно для всех элементарных частиц, за исключением нейтрино, антинейтрино и фотона. Ответственно, в частности, за существование атомов и молекул, обусловливая взаимодействие в них положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов.

Слабое

Наиболее медленное из всех взаимодействий, протекающих в микромире. Ответственно за взаимодействие частиц, происходящих с участием нейтрино и антинейтрино (например, Р-распад, ц-распад), а также за безнейтринные процессы распада, характеризующиеся довольно большим временем жизни распадающейся частицы (т > 10~10 с).

Гравитационное

Присуще всем без исключения частицам, однако ввиду малости масс элементарных частиц оно пренебрежимо мало и в процессах микромира, по-видимому, несущественно.

Характер фундаментальных взаимодействий

♦ Чем сильнее взаимодействие, тем с большей интенсивностью протекают процессы.

ЧАСТИЦЫ И АНТИЧАСТИЦЫ

Принцип зарядового сопряжения

Формулировка

Для каждой элементарной частицы должна существовать античастица.

«Рождение» античастицы

1928 г., на основе релятивистского волнового уравнения Дирака, из которого следовало существование позитрона — античастицы электрона.

Одинаковые характеристики частиц и античастиц

Из общих положений квантовой теории следует, что частицы и античастицы должны иметь одинаковые массы, одинаковое время жизни в вакууме, одинаковые по модулю, но противоположные по знаку электрические заряды (и магнитные моменты), одинаковые спины и изотопические спины 7.49, а также одинаковые остальные квантовые числа, приписываемые элементарным частицам для описания закономерностей их взаимодействия (лептонное число 7:4e,i, барионное число 7.48, странность 7.ао: и т. д.).

Поведение частиц и античастиц

Симметрия между частицами и античастицами

Считалось, что имеется полная симметрия между частицами и античасг

тицами, т. е. если какой-то процесс идет между частицами, то должен

существовать точно такой же (с теми же характеристиками) процесс между

античастицами. Однако подобная симметрия характерна только для

сильного и электромагнитного взаимодействий и нарушается для слабого.

Аннигиляция

Согласно теории Дирака, столкновение частицы и античастицы должно

приводить к их взаимной аннигиляции, в результате которой возникают

другие элементарные частицы или фотоны.

Примеры:

Истинно нейтральные частицы

Частицы, у которых отсутствуют античастицы.

К ним относятся фотон, π°-мезон и µ°-мезон (его масса — 1074m_e, время

жизни 7 • 10~19 с, распадается с образованием π-мезонов и ý-квантов). Они

не способны к аннигиляции, но испытывают взаимные превращения

(фундаментальное свойство всех элементарных частиц).

ЛЕПТОНЫ И ИХ ОПИСАНИЕ

EES Семейство лептонов

Лептоны

Класс элементарных частиц, не участвующих в сильном взаимодействии

и имеющих спин 1/2, т. е. являющихся фермионами.

Семейство лептонов

Название (от греческого «лептос» — легкий) связано с тем, что массы первых

известных лептонов были меньше масс известных частиц.