Класіфікацыя элементарных часціц

Наколькі разнастайныя элементарныя часціцы, настолькі ж разнастайныя і іх характарыстыкі. Менавіта на падставе характарыстык і складзена класіфікацыя элементарных часціц.

Адзін з самых важных паказчыкаў - гэта маса. Важна браць пад увагу менавіта масу спакою часціцы, паколькі ў момант руху, асабліва з высокімі хуткасцямі, яна значна павялічваецца. Часам, не ўлічваючы гэты факт, некаторыя навукоўцы аб'яўлялі аб адкрыцці новых часціц, хоць мелі справу з даўно вядомымі. Адзінкай адліку прынята лічыць масу спакою электрона, паколькі ён з'яўляецца самай лёгкай з іх. У наш час класіфікацыя элементарных часціц у адпаведнасці з іх масамі спакою выглядае наступным чынам:

• фатоны, у якіх няма масы спакою, паколькі ўвесь час рухаюцца са светлавой хуткасцю;
• лёгкія часціцы - лептоны, да якіх ставяцца нейтрына і электрон;
• сярэднія часціцы, якія важаць ад адной масы электрона да тысячы;
• цяжкія - барионы, якія валодаюць масай у больш, чым тысячу мас электрона, да якіх ставяцца нейтроны, пратоны, Гіперыёны.

Наступная характарыстыка, па якой створана класіфікацыя элементарных часціц, - іх электрычны зарад. Ён кратны зараду аднаго электрона (-1) заўсёды. Згодна з гэтай характарыстыцы ўсе часціцы падзяляюцца на станоўча зараджаныя, адмоўна зараджаныя і з нулявым зарадам. Мяркуецца таксама існаванне часціц, якія маюць дробны зарад.

Яшчэ адна характарыстыка, па якой створана класіфікацыя элементарных часціц, - час іх жыцця:

• стабільныя часціцы, да якіх ставяцца электрон, нейтрына, фатон і пратон, нейтрон захоўвае стабільнасць да таго часу, пакуль знаходзіцца ў складзе ядра атама, а ў вольным стане ён распадаецца на працягу 15 хвілін;
• нестабільныя часціцы - усе астатнія. Час жыцця у іх 10 (-10) - 10 (-24) секунд, а часціцы з самай кароткай працягласць жыцця - рэзанансы, якія руйнуюцца яшчэ да таго, як паспяваюць пакінуць атамная ядро або атам. Жывуць яны 10 (-25) - 10 (-26) секунды. Хоць існаванне такога роду часціц тэарэтычна вылічана, але практычна іх ніхто не зафіксаваў. У жыццядзейнасці чалавека самая важная роля належыць, вядома, стабільным часціцам, бо менавіта з іх і пабудаваны ўсе макротела.

Наступны класіфікацыйная характарыстыка - тып ўзаемадзеяння:

• лептоны - часціцы, якія ўдзельнічаюць толькі ў слабым і электрамагнітным узаемадзеянні;
• адроны - гэта часціцы, якія, акрамя вышэйпералічаных, прымаюць удзел яшчэ і ў моцных узаемадзеяннях.

Але самая важная характарыстыка элементарных часціц - гэта спін (апісанне імпульсу часціцы). Такая велічыня ў класічнай механіцы апісвае характарыстыку кручэння цела. Але фізіка, разглядаючы ўласцівасці элементарных часціц, спін характарызуе па-іншаму - як ўнутраную ступень свабоды дадзенай часціцы. Ён можа прымаць толькі станоўчыя значэння, якія прапарцыйныя пастаяннай Планка, у адрозненне ад спіна ў механіцы, здольнага прымаць любыя значэння. Каэфіцыент, які выказвае яго прапарцыянальнасць, названы квантавым спінавай лікам. Для адных часціц ён можа мець цэлалікавых (0, 1, 2), а ў іншых - полуцелые (1/2, 3/2) значэння. Часціца, якая валодае 0-вым спінам, выглядае аднолькава пры павароце яе пад любым вуглом, са спінам ў адзінку - здабывае такі ж выгляд пасля павароту яе на 360 градусаў, а са спіной роўным 2 - пасля павароту на 180 градусаў, са спінам ў ½ - на 720 градусаў. Усе часціцы з нецелых значэннем спіной носяць назву - фермионы. Да іх адносяцца ўсе шырока вядомыя часціцы, напрыклад, пратоны, электроны, нейтроны. Іх спіны складаюць 1/2. А з цэлалікавымі - базоны. Гэтыя рэчывы, па сутнасці, з'яўляюцца квантамі палёў, але нават валодаючы карпускулярна ўласцівасцямі, ўсё ж выступаюць у ролі палёў у класічным мяжы. Яскравым узорам базонаў з'яўляецца фатон, спін у якіх складае 1, а таксама мезоны з нулявым спінам.