Елементарні частинки, їх класифікація і взаємна перетворюваність

Елементарними частинками називаються такі частинки, які не мають внутрішньої структури, що є простим з`єднанням інших стабільних частинок.

При взаємодії з іншими частинками і полями елементарна частинка веде себе як одне ціле. Елементарні частинки можуть перетворюватись одна в одну.

В області енергій, менших від , де – маса спокою частинки, структура елементарних частинок не впливає на взаємодії між ними та іншими частинками і полями. В цих випадках елементарні частинки розглядаються як безструктурні матеріальні точки, що мають ряд властивостей: масу спокою, електричний заряд, спін та ін.

Із співвідношень невизначеностей виходить, що для вивчення структури елементарних частинок необхідно досліджувати процеси, що відбуваються на досить малих відстанях , яким відповідає невиз­наченість імпульсу . Чим менші відстані , зв’язані зі структурою елементарних частинок, тим більшим повинен бути імпульс P частинок, він не може бути меншим, ніж . Отже, з’ясування структури елементарних частинок можливе лише в галузі фізики високих енергій.

На основі великого експеримен­тального матеріалу встановлено, що кожна частинка має свою античастинку, яка має таку саму масу і спін, але відрізняється протилежним значенням іншої її характеристики. Крім електричного заряду, введені лептонні і баріонні заряди, які властиві певним категоріям елементарних частинок.

Елементарні частинки діляться на такі групи:

Фотони

Вони не мають електричного заряду і маси спокою. Їх основні характеристики: енергія і спін, який дорівнює одиниці. Фотони оптичного випромінювання мають малі енергії – декілька еВ; вони появляються при переходах атомів і молекул із збуджених станів в стани з меншою енергією. Гамма-фотони появляються в результаті аналогічних процесів, що відбуваються всередині атомних ядер. При гальмуванні електронів високих енергій можуть бути отримані фотони дуже великих енергій – до 1000 МеВ, що майже у 2000 разів перевищує власну енергію електрона. У зворотному процесі, коли фотон „гальмується” при прямому ударі об ядро, відбувається утворення пари електрон-позитрон

.

При цьому енергія фотона, що зникає, повинна бути не менша, ніж сума власних енергій частинок, що появилися, тобто .