Список частинок

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Список частинок у фізиці елементарних частинок, а також частинок, які складаються з елементарних.

Елементарні частинки[ред.ред. код]

Елементарна частинка — це частинка без внутрішньої структури, тобто не містить інших частинок у своєму складі. Елементарні частинки — фундаментальні об’єкти квантової теорії поля. Їх можна класифікувати по спіну: ферміони мають напівцілий спін, а бозони - цілий.

Стандартна модель[ред.ред. код]

Стандартна модель фізики елементарних частинок — теорія, яка описує властивості елементарних частинок та їх взаємодію. Всі частинки, передбачені Стандартною моделлю, за винятком гіпотетичних частинок, були виявлені експериментально (прямо чи опосередковано, як, наприклад, кварки).

Ферміони (напівцілий спін)[ред.ред. код]

Ферміони мають півцілий спін; для всіх відомих елементарних ферміонів він дорівнює ½. Кожен ферміон має античастинку. Ферміони є базовими цеглинками всієї матерії. Вони класифікуються по типу взаємодій, у якій можуть брати участь.

Згідно зі стандартною моделлю існує 12 ароматів елементарних ферміонів: 6 кварків та 6 лептонів.

Покоління
Назва(Аромат)
кварка/антикварка
Символ
кварка/антикварка
Електричний заряд (e) Маса (МеВ) Назва(Аромат)
кварка/антикварка
Символ
кварка/антикварка
Електричний заряд (e) Маса (МеВ)
1 u-кварк (Up-кварк) / анти u-кварк u / \, \overline{u} +2/3 від 1,5 до 3 d-кварк (Down-кварк) / анти d-кварк d / \, \overline{d} −1/3 від 3 до 7
2 c-кварк (Charm-кварк) / анти c-кварк c / \, \overline{c} +2/3 1250 ± 90 s-кварк (Strange-кварк) / анти s-кварк s / \, \overline{s} −1/3 95 ± 25
3 t-кварк (Top-кварк) / анти t-кварк t / \, \overline{t} +2/3 174 200 ± 3300[1] b-кварк (Bottom-кварк) / анти b-кварк b / \, \overline{b} −1/3 4200 ± 70
  • Лептони не беруть участь у сильній взаємодії. Їх античастинки — антилептони (античастинка електрона називається позитрон з історичних причин). Існує 6 ароматів лептонів:
Покоління Заряджений лептон / античастинка Нейтрино / антинейтрино
Назва Символ Електричний заряд (e) Маса (МеВ) Назва Символ Електричний заряд (e) Маса (МеВ)
1 Електрон / Позитрон e^- \, / \, e^+ −1 / +1 0,511 Електронне нейтрино / Електронне антинейтрино \nu_e \, / \, \overline{\nu}_e 0 < 0,0000022 [2]
2 Мюон \mu^- \, / \, \mu^+ −1 / +1 105,66 Мюонне нейтрино / Мюонне антинейтрино \nu_\mu \, / \, \overline{\nu}_\mu 0 < 0,17 [2]
3 Тау-лептон \tau^- \, / \, \tau^+ −1 / +1 1776,99 Тау нейтрино / Тау антинейтрино \nu_\tau \, / \, \overline{\nu}_\tau 0 < 15,5 [2]

Маси нейтрино не дорівнюють нулю (це підтверджується існуванням нейтринних осциляцій), але дуже малі, тому досі не вдалося виміряти їх, а лише поставити верхні обмеження.

Бозони (цілий спін)[ред.ред. код]

Бозоні мають цілі спіни. Фундаментальні сили природи переносяться калібрувальними бозонами, а маса, згідно з теорією, створюється хіггсівськими бозонами. За Стандартною моделлю, елементарними бозонами є такі частинки:

Назва Заряд (e) Спін МасаеВ) Взаємодія, яку переносить
Фотон 0 1 0 Електромагнітна взаємодія
W± ±1 1 80,4 Слабка взаємодія
Z0 0 1 91,2 Слабка взаємодія
Глюон 0 1 0 Сильна взаємодія
Бозон Хігса 0 0 >112 Поле Хігса

Бозон Хігса (спін — 0) передбачається теорією електрослабкої взаємодії і є єдиною частинкою Стандартної моделі, яку ще не виявлено. В механізмі Хігса Стандартної моделі масивний хігсівський бозон виникає через спонтанне порушення симетрії поля Хігса. Наявність мас у елементарних частинок (зокрема, великі маси W±- и Z0-бозонів) можуть бути пояснені їх взаємодією з цим полем.

Гіпотетичні частинки[ред.ред. код]

Суперсиметричні теорії, які розширюють Стандартну модель, передбачають існування нових частинок (суперсиметричних партнерів частинок Стандартної моделі), але ні одно з них не була експериментально підтверджена (на грудень 2010 року).

Крім того, в інших моделях вводяться наступні, поки не зареєстровані, частинки:

Складені частинки[ред.ред. код]

Кваркова структура протона: 2 u-кварка і 1 d-кварк.

Адрони[ред.ред. код]

Адрони визначаються як складені частинки сильної взаємодії. Адрони складаються з кварків і діляться на 2 категорії:

  • баріони, які складаються з 3 кварків 3 кольорів і утворюють безкольорову комбінацію
  • мезони, які складаються з 2 кварків (точніше 1 кварка і 1 антикварка).

Кваркові моделі, вперше запропоновані у 1964 р. незалежно Гелл-Манном і Джорджем Цвейгом (який назвав кварки «тузами»), описують відомі адрони як складені з вільних (валентних) кварків і/чи антикварків, міцно зв’язаних сильною взаємодією, яка переноситься глюонами. В кожному адроні також міститься "море" віртуальних кварк-антикваркових пар.

Баріони[ред.ред. код]

Комбінація трьох u, d чи s-кварків із загальним спіном 3/2 формують так званий баріонний декуплет.

Звичайні баріони (ферміони) містять кожен три валентних кварки або три валентних антикварки.

  • Нуклони — ферміонні складові звичайного атомного ядра:
  • Гіперони, такі, як Λ-, Σ-, Ξ- і Ω-частинки, містять один чи більше s-кварків, які швидко розпадаються і важчі нуклонів. Хоча зазвичай в атомному ядрі гіперонів нема (у ньому міститься лише домішка віртуальних гіперонів, існують зв’язані системи одного чи більше гіперонів з нуклонами, які називаються гіперядрами.
  • Також були виявлені чарівні і красиві баріони.

Нещодавно були знайдені ознаки існування екзотичних баріонів, які містять п’ять валентних кварків; але були повідомлення і про негативні результати. Питання їх існування залишається відкритим.

  • Пентакварки складаються з п’яти валентних кварків (точніше, 4-ох кварків і одного антикварка).

Мезони[ред.ред. код]

Мезони с нульовим спіном формують нонет

Звичайні мезони містять валентний кварк і валентний антикварк. В їх число входять піон, каон, J/ψ-мезон і багато інших типів мезонів. В моделях ядерних сил взаємодія між нуклонами переноситься мезонами.

Можуть існувати також екзотичні мезони (їх існування все ще під питанням):

  • Тетракварки складаються з двох валентних кварків і двох валентних антикварків.
  • Глюболи — зв’язані стани глюонів без валентних кварків.
  • Гібриди складаються з одної чи більше кварк-антикваркових пар і одного чи більше реальних глюонів.

Мезони з нульовим спіном формують нонет.

Виноски[ред.ред. код]

  1. «Масса Top-кварка: тепер невизначеність становить 1,2%» (англійською). 2006-08-03. Архів оригіналу за 2012-02-21. Процитовано 2009-09-25. 
  2. а б в «Лабораторні виміри таобмеження на властивості нейтрино» (англійською). Архів оригіналу за 2012-02-21. Процитовано 2009-09-25. 

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

  • S. Eidelman et al. Review of Particle Physics // Physics Letters B, 592 (2004) С. 1. (На сайті Particle Data Group знаходиться регулярно оновлювана електронна версія цього огляду властивостей частинок.)
  • Joseph F. Alward, Elementary Particles, Department of Physics, University of the Pacific
  • Elementary particles, The Columbia Encyclopedia, Sixth Edition. 2001.