Классификация элементарных частиц

Под элементарной частицей понимают частицу, которая способна испытывать взаимопревращения в различных типах взаимодействий и при этом не может быть представлена в виде суммы каких – либо других частиц, которые способны существовать в свободном виде.

В настоящее время открыто несколько сотен элементарных частиц. Такое количество элементарных частиц нуждается в их определенной классификации. Одним из тех, кто взялся за решение задачи классификации элементарных частиц, был Мари Гелл-Манн (р.1929). В основе классификации элементарных частиц лежит их возможность участвовать в тех или иных видах фундаментальных взаимодействий (таблица 2.2).

Те частицы, которые способны принимать участие во всех типах фундаментальных взаимодействий носят название адронов. Те частицы, которые не участвуют в сильном взаимодействии, называются лептонами. Класс лептонов состоит из шести элементарных частиц (электрон, мюон, тау - лептон, соответствующих им нейтрино) и шести античастиц.

В отличие от лептонов адронов очень много. Все адроны состоят из кварков, которые не встречаются в свободном виде. Класс кварков, как и класс лептонов, состоит из шести частиц и шести античастиц. Адроны образуются комбинацией трех или двух кварков. Адроны, образуемые комбинациями трех кварков, носят название барионов (протоны, нейтроны). Адроны, состоящие из двух кварков (кварка и антикварка) получили название мезонов.

К отдельной группе частиц следует отнести частицы - переносчики фундаментальных взаимодействий (кванты полей). Так, электромагнитное взаимодействие передается нейтральным фотоном, не имеющим массы, что обусловливает большой радиус действия этого взаимодействия.

Все частицы можно классифицировать и по их спину. Под спином частицы понимается собственный механический момент импульса частицы, который всегда присущ данному виду частиц, определяет их свойства и обусловлен их квантовой природой. В отличие от классического момента импульса, который может принимать любые значения в их непрерывной последовательности, спин принимает только определенные дискретные значения, пропорциональные постоянной Планка. Коэффициент пропорциональности – спиновое квантовое число – у одних частиц имеет только целочисленные значения (бозоны – мезоны, частицы переносчики взаимодействий), а у других – полуцелые (фермионы – барионы и лептоны).

Частицы можно классифицировать и по их времени жизни на:

1) стабильные (электрон, протон, нейтрино, фотон);

2)квазистабильные – распадающиеся вследствие электромагнитного и слабого взаимодействий (нейтрон);

3) нестабильные – распадающиеся вследствие сильного взаимодействия (резонансы).

Таблица 2.2