Общие сведения об элементарных частицах

1. В настоящее время элементарными частицами именуют большую группу мельчайших материальных объектов, не являющихся атомами или атомными ядрами (за исключением протона – ядра атома водорода). Элементарные частицы не обязаны быть бесструктурными образованьями. Требуется лишь, чтобы при соударениях они не могли дробиться на другие частицы, энергия связи каждой из которых гораздо меньше ее собственной энергии. Элементарные частицы иногда называют субъядерными частицами, физики обычно предпочитают говорить просто о «частицах».

Современная физика элементарных частиц устанавливает их характеристики, проводит классификацию частиц, изучает свойства фундаментальных взаимодействий и анализирует превращения частиц, вызываемыми этими взаимодействиями. В последнее время интенсивно исследуется внутренняя структура элементарных частиц. Многие интересные особенности их поведения, в том числе и структура, проявляются только при достаточно больших энергиях. Поэтому современная физика элементарных частиц называется также физикой высоких энергий.

2. Некоторые элементарные частицы существуют в природе в свободном или слабо связанном состоянии (Е_св<<тс²), и из них строится вся обычная материя. К таким частицам, которые можно назвать основными, относятся: протоны р и нейтроны n, входящие в состав атомного ядра; электроны е^-, образующие электронную оболочку атома, фотоны g, являющиеся квантами электромагнитного поля. Чуть позже к ним были причислены нейтрино (электронные) n_е и антинейтрино , рождающиеся в процессах бета-превращений ядер, а также пионы (пи-мезоны) p⁺, p⁰, p^-, выступающие в роли переносчиков ядерного взаимодействия. Кроме того, были предсказаны теоретически и открыты эксперементально соответствующие античастицы, из которых в принципе может конструироваться антиматерия.

3. С течением времени таблица элементарных частиц быстро расширялась, и сейчас общее их число (вместе с античастицами) превышает 350. подавляющее большинство частиц не встречается в природе, а их получают в лаборатории, так как они неустойчивы. Основной способ их генерации – столкновение быстрых стабильных частиц, в процессе которого часть кинетической энергии налетающей частицы превращается в собственную энергию образующихся частиц. Едва родившись, нестабильные частицы практически мгновенно распадаются (таблица 2), и в конечном итоге вновь образуются стабильные частицы.