Елементарни частици, Krugosvet енциклопедия

елементарни частици

второ и трето поколение на частици не е по-малко реално от първото. Въпреки това, възникнали, те имат за милиони или милиарди секунди гниене в обикновени частици от първото поколение на електрон, електрон неутрино, както и - и г кварки. На въпроса защо, в природата има няколко поколения частици, все още остава загадка.

На различните поколения кварки и лептони често казваме (което, разбира се, малко по-ексцентрични) и различни "аромати" на частици. Необходимостта да ги обясним, се нарича проблема с "аромат".

Бозоните и фермиони, ОБЛАСТ и съдържание

Една от основните разлики между частиците е разликата между бозони и фермиони. Всички частици са разделени в две основни категории. Идентични бозони могат да бъдат насложени една върху друга или да се припокрият, и идентични фермиони - не. Overlay случва (или не се случва) в отделни енергийни състояния, за които квантовата механика разделя природата. Тези състояния са като отделни клетки, които могат да бъдат поставени в частиците. Така че, в една клетка, можете да сложите произволен брой идентични бозони, но само един фермион (вж. Както квантовата механика).

Като пример, помисли за такива клетки, или "състояние" за електрон въртящи се около атомното ядро. За разлика от планетите в Слънчевата система, на електрона в съответствие със законите на квантовата механика не могат да кандидатстват за всяка елиптична орбита, има само един дискретен брой разрешени "пътна обстановка" за него. Комплекти за такива състояния, които са групирани в зависимост от разстоянието на електрона от ядрото, се наричат ​​орбитали. Първият орбитала има две страни с различна ъглов момент и, следователно, оставя две клетки, и по-високи орбитали - осем или повече клетки.

Тъй електрона отнася до фермиони, само един електрон могат да съществуват във всяка клетка. Това предполага много важно разследване - всички химия, тъй като химическите свойства на веществата, определени от взаимодействия между атомите. Ако следват периодичната система на елементите от един атом към друг чрез увеличаване на броя на протоните в ядрото (брой електрони също ще се увеличи, съответно), първите два електрони заемат първия орбитален следните осем се намира на втория и т.н. Това последователно вариант на електронната структура на атомите от елемент елемент и са предизвикани модели в техните химични свойства (вж. Също периодичната таблица на елементите).

Ако електроните са бозони, всички електроните в един атом може да заемат същата орбита, което съответства на минималната енергия. Свойствата на цялата материя във Вселената биха били напълно различни, и формата, в която го познаваме, Вселената би било невъзможно.

Всички лептони - електрони, мюон, тау лептонни и съответния неутрино - са фермиони. Същото може да се каже и за кварки. По този начин, всички частици, които образуват "вещество", основното помощно вещество на Вселената, и невидими неутрина са фермиони. Това е много важно: фермиони не могат да се комбинират, така че същото важи и за обектите на материалния свят.

В същото време всички "частици габарит", които се обменят между взаимодействащи материални частици, които създават и силово поле (вж. По-горе), са бозони, което също е много важно. Например, много фотони могат да бъдат в една държава, за да образуват магнитно поле около магнита или електрическото поле около електрическия заряд. С този лазер също така е възможно (вж. Също лазер).

Разликата между бозони и фермиони свързан друга характеристика на елементарните частици - спин. Учудващо е, но всички основни частици имат собствен ъглов момент или по-просто, да се върти около оста си. Ъглов момент - характеристика на въртеливото движение, както и общата инерция - транслацията. Във всеки взаимодействия инерция и скорост са консервирани.

В микро ъглов момент е квантувани, т.е. Това отнема дискретни стойности. В подходящ единици лептони и извара са завъртане на 1/2, и частици габарит - въртене, равно на 1 (с изключение гравитон който експериментално все още не се наблюдава, и теоретично трябва да има въртене равно на 2). Тъй лептони и извара - фермиони и калибриране частици - бозони, можем да предположим, че "фермиони", свързани с завъртане 1/2, и "бозони" - с завъртане 1 (или 2). Наистина, експеримент, така и на теория се предполага, че ако частици на половин число спин, това е - фермион, и ако цялото - на бозона.

Gauge теория и геометрия

Във всички случаи сили възникват в резултат на обмена на бозони между фермиони. По този начин, цвят сила между две кварки (кварките - фермиони) се осъществява чрез обмен на глуони. Този обмен непрекъснато се случва в протони, неутрони и атомните ядра. По същия начин, фотони, електрони се обменят и извара, създаване на електрическа сила на привличане провеждане на електроните в атома, и междинните векторни бозони обменят лептони и извара, упражняват сили на слабо взаимодействие отговорен за превръщането на протоните в неутрони в термоядрени реакции в звезди.

Теорията на такъв обмен е елегантен, семпъл и вероятно е вярна. Тя се нарича теория габарит. Но сега има едва независим теория габарит на силни, слаби и електромагнитни взаимодействия, и подобни на тях, въпреки че в някои отношения и различни, прецени теория на гравитацията. Един от основните проблеми е физическото смесване на някои теории в обща и още проста теория, в които те биха били различни аспекти на една реалност - като лице на кристала.

Таблица 3. Някои адрони

Таблица 3. Някои адрони