МБОУ СОШ №11 имени Г.С.Титова Щелковского муниципального района Московской области         

 

 Тесен мир, мозг же человека необъятен. -                                                                                   Ф. Шиллер

  Кварки и другие элементарные частицы


 

В настоящее время открыто и исследовано так много элементарных частиц, что для их обозначения уже использованы все свободные буквы греческого и много букв латинского алфавита.

По статистике, число открытых элементарных частиц удваивается каждые 11 лет, в настоящее время число элементарных частиц вместе с античастицами в несколько раз превышает число элементов периодической системы Менделеева.

В физике под элементарной частицей подразумевают неделимые, простые  частицы, из которых состоит вся материя. В химии это понятие имеет несколько другой смысл: элементарной частицей химики называют именно химически неделимую частицу (например, протон), а также, частицы входящие в состав атома, тогда как с точки зрения теоретической физики протон, например, можно разделить на составные части. Впрочем, первоначально неделимость приписывалась атомам, потом – ядру, затем – нуклонам, а теперь кваркам. Но кто ручается, что и они являются истинно элементарными?

 В настоящее время истинно элементарными, т.е. такими, которые нельзя составить ни из каких других известных нам ныне частиц, являются электрон, позитрон, все виды нейтрино, фотоны и кварки.

В разные годы были предложены различные принципы классификации элементарных частиц, но в последнее время большого успеха достигла классификация частиц по типу их взаимодействий, а также кварковая модель их строения.

Согласно этой модели (которая была предложена еще в 60-е годы), любой адрон (частица, участвующая в сильном взаимодействии) состоит из двух-трех истинно элементарных частиц – кварков – с весьма необычными свойствами.  Частицы, участвующие в слабом взаимодействии и не участвующие в сильном, называются лептонами.

Лептоны могут, как иметь электрический заряд, так и не иметь его. Среди представителей этой группы частиц наиболее известен электрон, первая из открытых элементарных частиц. Как и все остальные лептоны, электрон, по-видимому, является элементарным (в физическом смысле этого слова) объектом: насколько сейчас известно, он не содержит каких-то других структурных единиц.

Другой хорошо известный лептон - нейтрино. Нейтрино являются наиболее распространенными частицами по Вселенной, которую наглядно можно представить безбрежным нейтринным морем, где изредка встречаются острова в виде обычных атомов. Но, несмотря на такую распространенность, изучать нейтрино очень сложно. Это обусловлено тем, что оно не участвуют ни в сильном, ни в электромагнитном взаимодействиях. Зато, нейтрино способно проникать через вещество, как будто оно не представляет никакой преграды.

Достаточно широко распространены в природе мюоны, на долю которых приходится значительная часть космического излучения. Во многих отношениях мюон напоминает электрон: имеет тот же заряд и спин, участвует в тех же взаимодействиях, но имеет большую массу и нестабилен: за две миллионные доли секунды он распадается на электрон и два нейтрино.

В конце 70-х годов был обнаружен третий заряженный лептон, получивший название "тау - лептон". Это очень тяжелая частица. Ее масса составляет около 3500 масс электрона. Но во всем остальном он ведет себя подобно электрону и мюону.

В 60-х годах список лептонов значительно расширился, да и в наши дни продолжает расширяться. Было установлено, что существует несколько типов нейтрино: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино. Таким образом, общее число разновидностей нейтрино равно трем, а общее число лептонов - шести. Разумеется, у каждого лептона есть своя античастица; таким образом, общее число различных лептонов равно двенадцати. И последнее о лептонах: нейтральные лептоны участвуют только в слабом взаимодействии; заряженные - в слабом и электромагнитном. Основные характеристики этих частиц представлены в таблице (античастицы в таблицу не включены).

Название лептона

Масса

Заряд

Электрон

1

-1

Мюон

206,7

-1

Тау-лептон

3536,0

-1

Электронное нейтрино

0

0

Мюонное нейтрино

0

0

Тау-нейтрино

0

0

 

Если лептонов существует чуть свыше десятка, то адронов сотни. Адроны - не элементарные частицы, а построены из более мелких, истинно элементарных частиц. В природе встречаются как электрически заряженные, так и нейтральные адроны. Среди представителей этого класса частиц наиболее известны и широко распространены нейтрон и протон. Остальные адроны короткоживущие и быстро распадаются.

Адроны можно классифицировать и по массе: выделяют барионы ("тяжёлые" - греч.) и большое семейство мезонов, с массой поменьше ("мезо" - "средний", греч.). Как уже говорилось, адроны участвуют в сильном, слабом и электромагнитном взаимодействиях.

 В 1963 г. была предложена теория кварков.

Основная идея этой теории очень проста. Все адроны построены из более мелких частиц, называемых кварками. Кварки могут соединяться друг с другом одним из двух возможных способов: либо тройками, либо парами кварк - антикварк. Из трех кварков состоят сравнительно тяжелые частицы — барионы, а более легкие пары кварк - антикварк образуют мезоны.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ФОНД ПОДГОТОВКИ КАДРОВ. ИНФОРМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ.
Сайт сделан по технологии "Конструктор школьных сайтов".