Систематика элементарных частиц. Бозоны и фермионы.Все частицы (включая и неэлементарные и так называемые квазичастицы) подразделяют на бозоны и фермионы

Бозоны и фермионы.Все частицы (включая и неэлементарные и так называемые квазичастицы) подразделяют на бозоны и фермионы. Бозоны – это частицы с нулевым или целочисленным спином (фотон, мезоны и др.). Фермионы – это частицы с полуцелым спином (электрон, мюон, таон, нейтрино, протон, нейтрон и др.).

Время жизни.Практически все элементарные частицы являются нестабильными, распадаясь на другие частицы. По времени жизни различают стабильные, квазистабильные и так называемые резонансы. Резонансами называют частицы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия с временем жизни ~ 10^-23 с. Нестабильные частицы с временем жизни, превышающим 10^-20 с, распадаются за счет электромагнитного или слабого взаимодействия. По сравнению с характерным ядерным временем (10^-23 с) время 10^-20 с следует считать большим. По этой причине их и называют квазистабильными. Стабильными частицами (t®¥) являются только фотон, электрон, протон и нейтрино.

Переносчики взаимодействия. Это особая группа элементарных частиц, в которую входят фотоны (переносчики электромагнитного взаимодействия), родственные им W- и Z-бозоны (переносчики слабого взаимодействия), так называемые глюоны (переносчики сильного взаимодействия) и гипотетические гравитоны.

Все остальные частицы подразделяют по характеру взаимодействий, в которых они участвуют на лептоны и адроны.

Лептоны. Это частицы, не участвующие в сильных взаимодействиях и имеющие спин ½. К ним относятся электроны, мюоны, таоны и соответствующие им нейтрино. Лептоны принимают участие в слабых взаимодействиях. За исключением нейтрино, лептоны участвуют и в электромагнитных взаимодействиях.

Все лептоны можно отнести к истинно элементарным частицам, поскольку у них, в отличие от адронов, не обнаружена внутренняя структура.

Адроны. Так называют элементарные частицы, участвующие в сильных взаимодействиях. Как правило, они участвуют и в электромагнитном, и в слабом взаимодействиях. Эти частицы образуют самую много численную группу частиц (свыше 400). Адроны подразделяют на мезоны и барионы.

Мезоны – это адроны с нулевым или целочисленным спином (т.е. бозоны). К ним относятся p-, K- и h-мезоны, а также множество мезонных резонансов, т.е. мезонов с временем жизни ~ 10^-23 с.

Барионы – это адроны с полуцелым спином (т.е. фермионы) и массами, не меньшими массы протона. К ним относятся нуклоны (протоны и нейтроны), гипероны и множество барионных резонансов. За исключением протона, все барионы нестабильны. Нестабильные барионы с массами, большими массы протона , и большим временем жизни (сравнительно с ядерным временем ~ 10^-23 с) называют гиперонами. Это гипероны L, S, X и W. Все гипероны имеют спин ½, за исключением W, спин которого 3/2. За время t ~ 10^-10 ¸ 10^-19 с они распадаются на нуклоны и легкие частицы (p-мезоны, электроны, нейтрино, g-кванты).

Таблица 9.2. Систематика элементарных частиц (см. также приложение 1).