Типы взаимодействий элементарных частиц

• Сильное взаимодействие. Обусловливает связь протонов и нейтронов в ядрах атомов и обеспечивает исключительную прочность этих образований, лежащих в основе стабильности вещества.

• Электромагнитное взаимодействие. 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 взаимодействие. Ответственно за взаимодействие частиц, происходящих с участием нейтрино и антинейтрино (например, β-распад), а также за безнейтринные процессы распада, характеризующиеся довольно большим временем жизни распадающейся частицы.

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

Характер фундаментальных взаимодействий. Фундаментальные взаимодействия характеризуются относительной интенсивностью и радиусом действия. Чем сильнее интенсивность, тем быстрее протекают процессы. Сильное и слабое взаимодействия — короткодействующие.

Кварки

Кварк - фундаментальная частица, обладающая электрическим зарядом, кратным e/3, и не наблюдающаяся в свободном состоянии. Кварки являются точечными частицами вплоть до масштаба примерно 0,5·10−19 м, что примерно в 20 тысяч раз меньше размера протона. Из кварков состоят адроны, в частности, протон и нейтрон. В настоящее время известно 6 разных «сортов» (чаще говорят — «ароматов») кварков, свойства которых даны в таблице. Кроме того, для калибровочного описания сильного взаимодействия постулируется, что кварки обладают и дополнительной внутренней характеристикой, называемой «цвет». Каждому кварку соответствует антикварк с противоположными квантовыми числами.

Фундаментальное свойство элементарных частиц — их взаимопревращаемостъ. Для всех типов взаимодействия элементарных частиц выполняются законы сохранения энергии, импульса, момента импульса и электрических зарядов.

Кварки участвуют в сильных, слабых и электромагнитных взаимодействиях. Сильные взаимодействия (обмен глюоном) могут изменять цвет кварка, но не меняют его аромат. Слабые взаимодействия, наоборот, не меняют цвет, но могут менять аромат. Необычные свойства сильного взаимодействия приводят к тому, что одиночный кварк не может удалиться на какое-либо заметное расстояние от других кварков, а значит, кварки не могут наблюдаться в свободном виде.

В настоящее время считается, что истинно элементарными частицами являются шесть лептонов и шесть антилептонов. Андроны, согласно современным представлениям, состоят из кварков и антикварков.

Точка зрения сегодняшнего дня такова: между лептонами и кварками существует симметрия — число лептонов должно быть равно числу типов кварков (их сейчас предсказано тоже шесть).