17. Физика элементарных частиц элементарными

К  фундаментальным  частицами  относятся  лептоны  и  кварки,  которые  по  современным 

представлениям  не  имеют  внутренней  структуры.  В  таблице  17.3  приведены  некоторые  их 

свойства. 

КВАРКИ 

обозначение 

Электрический 

заряд 

обозначение 

Электрический 

заряд 

2

3

электрон 

- 

c 

3

e

мюон 

- 

e

t 

2

таон 

- 

e

d 

1

Электронное 

0 

1

3

Мюонное 

0 

1

3

Таонное 

0 

Каждый тип кварка имеет еще одно квантовое число - цвет, которое может принимать три 

значения  - 

красный

, 

синий

  и 

зеленый

.  Это  чисто  условные  названия.  Главное,  что  каждый 

кварк  имеет  ещѐ  три  дополнительных  квантовых  числа.  Гипотеза  о  существовании  цвета  у 

кварков,  впервые  высказанная  в  1965  году  независимо  Н. Боголюбовым,  Б. Струминским, 

А. Тавхелидзе и М. Ханом, Й. Намбу, была впоследствии подтверждена в большом количестве 

экспериментов.  

Цвет кварков подобен электрическому заряду. Как и электрические заряды, одноимѐнные 

цвета  отталкиваются,  разноимѐнные  притягиваются.  Когда  три  кварка  или  кварк  и  антикварк 

объединяются  в  адрон,  суммарная  комбинация  цветовых  зарядов  в  нѐм  такова,  что  адрон  в 

целом обладает цветовой нейтральностью. На малых расстояниях кварки перестают влиять друг 

на  друга  и  ведут  себя  как  свободные  частицы.  Но  как  только  расстояние  между  кварками 

начинает  увеличиваться,  сила  взаимодействия  нарастает.  Для  разделения  двух  частиц  с 

цветовыми зарядами понадобилась бы бесконечно большая энергия. Лишь в первые моменты 

после  Большого  взрыва  существовавшие  тогда  огромные  температуры  позволяли  свободное 

существование кварков. 

Все фундаментальные частицы группируют в три поколения, каждое из которых состоит из 

четырех членов: 

–  в первом поколении    – "верхний" и "нижний" кварки, электрон и электронное нейтрино; 

–  во втором поколении  – "очарованный" и "странный" кварки, мюон и мюонное нейтрино; 

– в третьем поколении – "истинный" и "прелестный" кварки и тау-частицы со своим нейтрино. 

382 

 

Все  обычное  вещество  состоит  из  частиц  первого  поколения.  Предполагается,  что 

остальные поколения можно создать искусственно на ускорителях заряженных частиц. 

На  основе  кварковой  модели  физики  разработали  простое  и  изящное  решение  проблемы 

строения  атомов.  Каждый  атом  состоит  из  тяжелого  ядра  (сильно  связанных  глюонными 

полями  протонов  и  нейтронов)  и  электронной  оболочки.  Число  протонов  в  ядре  совпадает  с 

порядковым номером элемента в периодической системе Д.И. Менделеева.  

Протон  имеет  положительный  электрический  заряд,  массу  в  1836  раз  больше  массы 

электрона,  размеры  порядка  10

-15

  м.  Электрический  заряд  нейтрона  равен  нулю.  Протон, 

согласно кварковой гипотезе, состоит из двух "верхних" кварков и одного "нижнего", а нейтрон 

–  из  одного  "верхнего"  и  двух  "нижних"  кварков.  Их  нельзя  представить  в  виде  твердого 

шарика, скорее, они напоминают облако с размытыми границами, состоящее из рождающихся и 

исчезающих виртуальных частиц. 

 

жүктеу 0,98 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: