ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ИХ СВОЙСТВА

В настоящее время известно около 400 элементарных частиц. До сих пор рассматривались только такие частицы, как электрон e, протон p, нейтрон n и фотон, которые являются стабильными или квазистабильными, то есть существуют либо бесконечно долго, либо достаточно длительное время. Однако подавляющее большинство элементарных частиц, полученных на ускорителях, не являются стабильными, то есть распадаются, превращаясь в конечном итоге в стабильные частицы.

Для описания частиц вводится ряд физических величин, которыми они различаются: масса, среднее время жизни, электрический заряд, спин и ряд других.

Массу частицы в ядерной физике принято выражать в энергетических единицах, в основе которых лежит закон взаимосвязи массы и энергии Эйнштейна Е = mc². Единица измерения — электронвольт (1 эВ = 1,6×10^–19 Дж); на практике используются миллионы электронвольт — Мэв (1 МэВ = 10⁶ эВ) и гигаэлектронвольт — ГэВ (1 ГэВ = 10⁹ эВ). Так масса электрона m_e = 0,51 МэВ, протона — m_p = 938,3 Мэв, нейтрона — 939,6 МэВ, масса фотона равна нулю.

Среднее время жизни t является мерой стабильности частицы и выражается в секундах.

Известные нам частицы: электрон, протон и фотон абсолютно стабильны (t = ¥), нейтрон в свободном состоянии квазистабилен, его время жизни ≈898 с.

Спин — собственный момент импульса частицы. Спин выражается в единицах h/2p и принимает только целые и полуцелые значения. Так для электрона, протона и нейтрона спин равен для фотона — Эта важнейшая характеристика элементарных частиц, не имеющая аналогов в классической физике.

Электрический заряд характеризует способность частицы участвовать в электромагнитных взаимодействиях, и эта величина хорошо нам знакома по электростатике.

Собственный магнитный момент частицы характеризует взаимодействие частицы с внешним магнитным полем.

Оказалось, что указанных характеристик недостаточно для описания поведения элементарных частиц и были введены новые свойства: странность, очарование, прелесть, цвет, аромат и другие, которые характеризуются своими квантовыми числами. Безусловно, приведённые названия не имеют ничего общего с обычным смыслом этих слов, а отражают особые свойства частиц.