Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
Z
PS
H
о
CU
H
932
VII.4. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
К фундаментальным фермионам относят шесть типов (ароматов) лептонов (Vi, I} = {(vc, е); (Vfi, ц); (vT, т)} и шесть типов (ароматов) кварков qt = {(ц, d); (с, s); (t, Ь)}, которые разделяются на три семейства (поколения) — первое I, второе II и третье III:
I II III
ч (V > У 4'
I \ У 9 9
Ґ \ и f \ С 't
I! d \ 9 S \ 9 ь \ J
а также их античастицы:
4' fv \
X U+J'
Qi = Ґи Я с 9 —9 S V /
Теория допускает существование и других поколений.
К фундаментальным бозонам относят четыре калибровочных бозона электрослабого взаимодействия (фотон у и три слабых промежуточных бозона W+, W~, Z0) и восемь калибровочных бозонов (глюоны G) сильного (цветового) взаимодействия.
Теория предсказывает существование бозона Ниггса (хиггсона) Н, X- и Y-бозона и гравитона g.
Из фундаментальных фермионов и бозонов с их античастицами конструируется структура других элементарных частиц и картина взаимодействия.
В таблицах VII. 6 и VII. 7 представлены фундаментальные фермионы, соответственно, лептоны и кварки, а в табл. VII.8 — фундаментальные бозоны, существование которых подтверждено экспериментом. В табл. VII. 9 представлены гипотетические фундаментальные бозоны.
Примечние. В табл. VII.7 и VII.9 электрический заряд Q выражен в единицах элементарного заряда е.
Таблица VII.6
VII.4.2. ФУНДАМЕНТ. ЧАСТИЦЫ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 933
\> *> Nd
а
о t- +
t! L со C-J
ш 3- 05
Ч I-H I-H
І
¦ 1ГЭ W
I со со
Qf
fc?
Характеристика, название, символ Кварки
I поколение II поколение III поколение
Тип (аромат) d (down) и (up) s (strange) с (charm) b (bottom, beauty) t (top, truth)
Год открытия 1969 1969 1964 1974 1977 1995
Спин 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 .
Барионное число Б 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3
Электрический заряд Q -1/3 2/3 -1/3 2/3 -i/з 2/3
Проекция слабого изоспина Tg -1/2 1/2 0 0 0 0
Странность S 0 0 -1 0 0 0
Очарование С 0 0 0 1 0 0
Прелесть b (боттомность) 0 0 0 0 I 0
Истинность t (топность) 0 0 0 0 0 I
Цвет
K(R), красный + + J- 4 *
C(B), синий + + 4- + +
3(G), зелёный + + + 4 -L +
Гиперзаряд У 1/3 1/3 -2/3 4/3 -2/3 4/3
Масса, ГэВ
токовая 0,0075 0,0042 0,15 1,20 4,35 33 ,5
блоковая 0,31 0,31 0,50 1,50 4,7 174(5)
Таблица VII.8
Название, символ (гол открытия) Спнн (Tp Электри-ческий заряд Q Масса, ГэВ Шнрина, ГэВ Моды распада
Фотон, у (1900—05; 1923) 1- 0 0 (теор.) < 6 • IO-25 (эксп.) 0 -
Заряженный промежуточный бозон, W+ (1983) ud ^Wj- 1- 41 80,39(4) 2,25(14) Ivf ; ud ; CS ; tb
Заряженный промежуточный бозои, W~ (1983) d її - W- 1- -1 80,39(4) 2,25(14) Ivf ; Ud •, CS ; tb
Нейтральный промежуточный бозон, Z0 (1983) ий —* Z0; dd — Z0 1- 0 91,187(7) 2,490(7) Il; ViVi; ий ; dd
Глюоны, G(I) (1979) её -> G(I) 1- 0 0 . - -
Таблица VII.9
Название, символ Спин Электрический заряд Q Масса (оценка), ГэВ Моды распада
Хиггс (хиггсон), H 0 0 120 её -HZ0-Hce
Х-бозон, X 1 ±4/3 IO1S ии — Х -> ed
Y-бозон,Y 1 ±1/3 IO15 ud — Y-* ve3
Гравитон,g 2 0 0 -
936
VII.4. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
6°. Лептоны (по-гречески ХепхоС, — легкий, мелкий) — фундаментальные фермионы со спином 1/2, участвующие во всех фундаментальных взаимодействиях кроме сильного. Возникновение термина лептон (1950 г.) связано с тем, что массы известных тогда лептонов (электрон, мюон, нейтрино) были существенно меньше масс других известных частиц. Открытие т-лептона (1975 г.) с массой около двух протонных масс показало, что величина массы не является определяющей для свойств лептонов.
С каждым лептонным поколением связано присущее только ему аддитивное лептонное квантовое число (Ze, Ifl, Ix), называемое также лептонным зарядом, которое равно +1 для каждого лептона данного поколения, равно —1 для каждого антилептона данного поколения и равно 0 для всех остальных частиц.
Эксперимент показал, что с высокой точностью во всех процессах взаимодействия элементарных частиц с участием лептонов выполняется закон сохранения лептонного числа. С теоретической точки зрения нет специальных оснований считать закон сохранения лептонного числа абсолютно строгим. В моделях великого объединения фундаментальных взаимодействий этот закон нарушен.
7°. Сильно взаимодействующие частицы, или адроны (по-гречески ос8ро? — сильный, массивный, крупный), состоят из фундаментальных фермионов — кварков. Кварки Qi и их античастицы qt антикварки — выступают
как предельная степень дробления адронной материи.
Обозначения известных шести типов (ароматов) кварков и, d, s, с, b, t — отвечают английским словам up (верхний), down (нижний), strange (странный), charm (очарованный), beauty (красивый, прелестный) либо bot-ton (донный, низовой), truth (истинный) либо top (вершинный). Кварки и, s, t называют верхними, d, с, Ь — нижними.
Вся информация о кварках получена на основе изучения особенностей различных процессов с участием адронов, т. е. в условиях, в которых проявляются свойства связанных кварков. В свободном состоянии кварки не обнаружены. Это означает, что нельзя говорить
