Истинно элементарные частицы

1. Некоторое время тому назад господствовала точка зрения, согласно которой цепочка составных элементов материи обрывается, завершаясь дискретными бесструктурными образованьями, которые и получили название элементарные частицы. Но теперь ясно, что подобная трактовка концепции элементарности слишком примитивна: «элементарных» частиц очень много, и у многих из них обнаружена внутренняя структура. Термин «элементарные частицы» сохранился просто по традиции и ныне употребляется для обозначения большой группы субъядерных частиц.

2. Но кардинальный вопрос о существовании истинно элементарных частиц остался. Он очень сложен и пока не разрешен. Не исключено, что структурных уровней материи бесконечно много. С другой стороны, может оказаться так, что сами слова «состоит из …» на какой-то стадии изучения материи потеряют всякий смысл. Пока считается, что истинно элементарные частицы, именуемые также «фундаментальными частицами» или «субчастицами», все же имеются.

3. Прежде всего, истинно элементарными частицами считаются 6 лептонов и 6 антилептонов. Это подтверждается, в частности, тем, что до сих пор не удалось установить их размеры: согласно экспериментальным данным у электрона R<2×10^-18 м.

4. Согласно современным воззрениям, адроны – составные частицы, построенные из кварков. Кварки, считаемые истинно элементарными частицами, обладают дробными электрическими зарядами, равными +2/3 и –1/3 (в единицах е). Кроме того, им приписывается дополнительная характеристика – «цвет». Имеются также антикварки с зарядами – 2/3 и +1/3 (и «антицыетами»). Один кварк и один антикварк обрадуют мезон, три кварка – барион, три антикварка – антибарион.

Для построения «обычных» адронов достаточно двух сортов кварков (и антикварков), в состав странных частиц входит странный кварк (третий тип), в состав очарованных частиц – очарованный кварк (четвертый тип), в состав «красивых» частиц – «красивый» кварк (пятый тип). Теория обретает особую стройность и завершенность, если предположить, что общее число разных сортов кварков совпадает с общим числом лептонов, т.е. равно 6.

Кварки интенсивно искали, но безуспешно. Сейчас общепринятой является точка зрения, согласно которой кварки в принципе не могут находиться в свободном состоянии – они заключены внутри адронов и никогда не могут их покинуть, вылететь наружу.

5. Третий класс (наряду с лептонами и кварками) истинно элементарных частиц составляют переносчики взаимодействий. В течение последнего десятилетия надежно установлено, что механизмы всех фундаментальных взаимодействий сходны. Их элементарными актами являются процессы испускания и поглощения данной частицей некоторой другой частицы, как раз и определяющей тип взаимодействия. Силы, действующие между двумя частицами, трактуются как результат их обмена промежуточной частицей, которая и называется переносчиком взаимодействия. Таким образом, механизм всех фундаментальных взаимодействий – обменный. Конкретные их переносчики указаны в таблице 2.

6. Электромагнитное взаимодействие осуществляется за счет обмена заряженных частиц фотонами. В нем участвуют как лептоны, так и кварки (а значит, адрионы).

Слабое взаимодействие, также свойственное и лептонам, и кваркам (но не фотону), переносится тремя промежуточными бозонами W⁺, W^-, Z⁰, обладающими очень большими массами. Эти частицы надежно зарегистрированы в 1983 г. Сильное взаимодействие переносится глюонам и, каковых имеется 8 сортов. Ими обмениваются кварки, но не лептоны, благодаря чему в сильном взаимодействии и участвуют только адроны. Как и кварки, глюоны не могут существовать в свободном состоянии – они «заперты» внутри адронов.

Гравитационное взаимодействие обусловлено обменом гравитонами. Из-за его предельной слабости экспериментальная регистрация гравитонов откладывается на неопределенный срок.

7. Совсем недавно считалось, что все фундаментальные взаимодействия существенно различны. Но в начале 70-х гг. было установлено, что электромагнитное и слабое взаимодействия суть проявления некоего единого взаимодействия, называемого э лектрослабым.

Весьма серьезные успехи достигнуты на пути «великого объединения» электромагнитного, слабого и сильного взаимодействий. Все подобные схемы предсказывают нестабильность протона, хотя и чрезвычайно слабую:

t_р = 10^31±1 лет.

Обнаружение распадов протона, которые ищут экспериментаторы во многих странах, послужило бы веским аргументом в пользу великого объединения. Согласно опытным данным на 1987 г., t_р 3 ×10³² лет.

Получено 1 февр2012г.

Date: 2015-05-19; view: 1929; Нарушение авторских прав