Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
По мере того как физики более глубоко проникали в природу субатомных частиц, они нашли полезным разработать более сложные способы их классификации (смотри рисунок 1). Сейчас эти частицы делятся на два обширных класса: адроны и лептоны. Адроны — это частицы, участвующие в ядерном взаимодействии. Лептоны — это частицы, безразличные к ядерному взаимодействию.
Адроны подразделяются на три более мелких класса: барионы, ан-тибарионы и мезоны. Барионы — это нуклоны: нейтроны, протоны В поисках кварка 153
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
Переносчики массы
Переносчики взаимодействий
Адроны (ядерные .частицы)
Лептоны (внеядерные частицы)
Барионы Мезоны Антибарионы
(н.,нуклоны)(напр.,пионы) (напр. антинуклоны)
Кварк і не менее12 видов)/
Электроны
Гравитоны
(переносчики гравитации)
Мюоны
Глюоны
Нейтрино (2 разновидности)
Фотоны
Промежуточные векторные бозоны
Рис. 1. Классификация элементарных частиц.
и некоторые другие ядерные частицы, — которые удовлетворяют принципу запрета, разработанному физиком Вольфгангом Паули. Этот принцип утверждает, что никакие два бариона не могут находиться в одинаковом состоянии в одно и то же время. Антибарионы являются античастицами барионов и также подчиняются правилу запрета. Мезоны, включая пион, — это адроны, не ограниченные принципом запрета: несколько таких частиц могут одновременно находиться в одном и том же состоянии.
Существует четыре вида лептонов: электроны, мюоны и две разновидности нейтрино, связанные с первыми и вторыми. Нейтрино — таинственные и неуловимые частицы, которые свободны не только от ядерных, но и от электрических взаимодействий. Гипотезу об их существовании выдвинул Паули в 1930 году, но обнаружили их только в 1957. Лептоны тоже подчиняются принципу Паули. 154
в поисках кварка 154
Таблица 1. Из микромира, в порядке появления (или непоявления)
Атом: Маленькое плотное ядро, окруженное гораздо большим электронным облаком.
Электрон: Истинно элементарная частица; имеет малую массу и переносит отрицательный электрический заряд.
Протон: Частица, найденная в ядре; переносит положительный электрический заряд.
Нейтрон: Частица, найденная в ядре; не обладает электрическим зарядом.
Нуклон: Протон или нейтрон.
Фотон: Электромагнитная сила, когда она ведет себя как частица, а не как волна.
Позитрон: Античастица электрона. Частица, имеющая массу электрона, но с противоположным зарядом.
Антиматерия: Материя, образованная античастицами, электрические свойства которых обратны свойствам обычных частиц. Мезон: Один из трех классов адронов.
Пион: Самая легкая разновидность мезона. Создается при столкновениях нуклонов.
Мюон: Частица, очень похожая на электрон, но в 200 раз тяжелее. Адрон: Частица, подверженная ядерному взаимодействию. Лептон: Частица, безразличная к ядерному взаимодействию. Барион: Адрон, удовлетворяющий «принципу запрета», который утверждает, что никакие две подобные частицы не могут находиться в одном и том же состоянии одновременно. Примером барионов являются нуклоны.
Антибарион: Античастица бариона.
Нейтрино: Разновидность лептона, свободная как от ядерного, так и от электрического взаимодействия.
Кварк: Гипотетическая элементарная частица, которая является составляющей всех адронов. Существуют и-кварки, d-кварки, s-кварки и, вероятно, с-кварки. Антикварк: Античастица кварка.
Странная частица: Разновидность адрона, необычная вследствие своей долгой жизни.
Странный кварк (s-кварк): Обязательная составляющая всех странных частиц.
Цветовое взаимодействие: Взаимодействие, объединяющее кварки в частицы.
Цвет: Ненаблюдаемое, но необходимое свойство кварков. в поисках кварка
155
Хромодинамика: Теория, описывающая цветовое взаимодействие. Глюон: Термин, описывающий цветовое взаимодействие, когда оно ведет себя как частица (так же как фотон описывает электромагнитное взаимодействие, когда оно ведет себя как частица). Слабое взаимодействие: Взаимодействие, вынуждающее некоторые частицы распадаться и превращаться в другие.
Промежуточный векторный бозон: Частица, «переносящая» слабое взаимодействие подобно глюону, переносящему цветовое взаимодействие.
Очарование: Абстрактное, но при этом наблюдаемое свойство четвертого кварка.
Чармоний: Адрон, состоящий из одного очарованного кварка и одного очарованного антикварка.
Очарованный адрон: Адрон, содержащий только один очарованный кварк или антикварк.
Дорогой способ узнать, из чего сделаны часы, заключается в том, чтобы ударить двое часов друг о друга и исследовать то, что при этом из них выпадет. Эта одна из нескольких методик, которыми мы располагаем для изучения структуры субатомных частиц, и именно с этой целью создаются «атомодробители», или, что более правильно, ускорители частиц. В этих устройствах потоки протонов или электронов направляются в электрические или магнитные поля, которые увеличивают их скорость до скорости, приближающейся к скорости света. Затем эти частицы выбрасываются и сталкиваются с покоящейся материей. Иногда эти столкновения приводят к рождению новых частиц, типа нейтронов, которые впоследствии могут быть использованы для бомбардировки других мишеней.
