Классификация элементарных частиц

Исходя из значения спина, все элементарные частицы можно разделить на две группы. Частицы с полуцелым спином называются фермионами (в честь известного физика Ферми). Все эти частицы обладают свойством, имеющим характер закона -частицы с полуцелым спином могут находиться вместе лишь при условии, что их физические состояния (то есть вся совокупность характеризующих частицу параметров) не одинаковы. Этот закон в квантовой механике называется запретом Паули. Частицы с целочисленным спином называются бозонами (в честь другого крупного физика - Бозе). На них запрет Паули не распространяется, и они могут находиться вместе в любом количестве.

Такое разделение частиц на две группы имеет далеко идущие последствия. Так, поля фермионов всегда остаются квантованными, и в классическом пределе они переходят в частицы.. То же относится к протону, нейтрону и всем другим частицам-фермионам. Поля же бозонов в пределе переходят в классические поля. Так, один из представителей бозонных частиц - фотон (его спин = 1) - в пределе становится классическим электромагнитным полем (свет, радиоволны). Существование фермионов и бозонов создает важнейшую предпосылку для проявлений привычного нашего макромира, состоящего из атомного вещества (фермионы) и излучений (бозоны).

Известны три класса таких частиц: лептоны, кварки и бозоны. Лептоны и кварки относятся к фермионам.

Класс лептонов состоит из шести частиц и шести античастиц (электрон, мюон, тау-лептон и три вида нейтрино). Лептоны играют важную роль в структуре мира. Особенно велико значение электрона и нейтрино. Но лептоны не участвуют в образовании ядерных частиц - нуклонов, и в процессах, называемых сильным взаимодействием.

Классификация элементарных частиц по значению массы: лептоны(мелкие) (электрон), мезоны(средние), барионы (тяжелые). (протон, нейтрон)
Классификация по знаку заряда: отрицательно заряженные (электрон), нейтрально заряженные (фотон, глюон), положительно заряженные (позитрон)

Класссификация элементарных частиц по среднему времени жизни: стабильные (10¹⁵лет протон, электрон, фатон), квазистабильные (10^-20с, свободный нейтрон), нестабильные 10^-24с, резанансы)

16. Кварки: определение, особенности и поведения. Квантовое число кварков.

Кварк — элементарная частица в квантовой хромодинамике, рассматриваемая как составная часть адронов. Известно 6 разных видов кварков, для различия которых вводится такое понятие как «аромат». Для краткости кваркам присвоены следующие имена: u-кварк, d-кварк, c-кварк, s-кварк, t-кварк, b-кварк.

Особенностью кварков является то, что они не наблюдаются в свободном состоянии. Это означает, что хотя они могут быть внутри адронов, но при распаде частиц кварки каким-то образом комбинируются так, что в результате в продуктах распада видны не кварки, а только какие-то элементарные частицы. Данную ситуацию описывают как конфайнмент, то есть удержание кварков внутри адронов.

Кваркам приписывается электрический заряд, кратный e/3 (где e – элементарный заряд), и спин ½ в единицах постоянной Дирака ħ. В каждом поколении один кварк обладает зарядом +2/3, а другой — (−1/3). Исходя из значения спина, кварки являются фермионами. Массы кварков точно не определены, поскольку зависят от условий, в которых их вычисляют. В отличие от других элементарных частиц, кварки имеют дробный электрический заряд, и участвуют во всех фундаментальных взаимодействиях, включая электромагнитное, слабое, сильное и гравитационное взаимодействия.

17. Физическое взаимодействие: общие положения для всех видов взаимодействия. Сравнительная характеристика четырех фундаментальных физических взаимодействий.