Список частинок
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 за спіном: ферміони мають напівцілий спін, а бозони – цілий.
Стандартна модель[ред. | ред. код]
Стандартна модель фізики елементарних частинок — теорія, що 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 напівцілий спін; для всіх відомих елементарних ферміонів він дорівнює ½. Кожен ферміон має власну античастинку. Ферміони є базовими цеглинками всієї матерії. Вони класифікуються за типом взаємодій, у яких можуть брати участь.
Згідно зі Стандартною моделлю існує 12 ароматів елементарних ферміонів: 6 кварків та 6 лептонів, та 12 їх античастинок.
- Кварки мають кольоровий заряд і беруть участь у всіх типах взаємодій (у т.ч. і сильній взаємодії). Їх античастинки називаються антикварками. Існує 6 ароматів кварків:
| 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 | +2/3 | від 1,5 до 3 | d-кварк (Down-кварк) / анти d-кварк | −1/3 | від 3 до 7 | ||||
| 2 | c-кварк (Charm-кварк) / анти c-кварк | +2/3 | 1250 ± 90 | s-кварк (Strange-кварк) / анти s-кварк | −1/3 | 95 ± 25 | ||||
| 3 | t-кварк (Top-кварк) / анти t-кварк | +2/3 | 174 200 ± 3300[1] | b-кварк (Bottom-кварк) / анти b-кварк | −1/3 | 4200 ± 70 | ||||
- Лептони не беруть участь у сильній взаємодії. Їх античастинки — антилептони (античастинка електрона називається позитроном 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 | −1 / +1 | 0,511 | Електронне нейтрино / Електронне антинейтрино | 0 | < 0,0000022 [2] | ||||
| 2 | Мюон | −1 / +1 | 105,66 | Мюонне нейтрино / Мюонне антинейтрино | 0 | < 0,17 [2] | ||||
| 3 | Тау-лептон | −1 / +1 | 1776,99 | Тау-нейтрино / Тау-антинейтрино | 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]
Бозони мають цілі значення спіну. Фундаментальні сили природи переносяться калібрувальними бозонами, а маса фундаментальних частинок, згідно з теорією, породжується хіггсівськими бозонами. За Стандартною моделлю, елементарними бозонами є такі частинки:
| Назва | Заряд (e) | Спін | Маса (ГеВ) | 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 Хіггса | 0 | 0 | 125,1 | Поле Хіггса |
Бозон Хіггса (спін — 0) передбачається теорією електрослабкої взаємодії. В механізмі Хіггса Стандартної моделі масивний хіггсівський бозон отримує масу через спонтанне порушення симетрії. Наявність мас у елементарних частинок (зокрема, великі маси W±- та Z0-бозонів) може бути пояснена їх взаємодією з полем Хіггса.
Гіпотетичні частинки[ред. | ред. код]
Суперсиметричні теорії, які розширюють Стандартну модель, передбачають існування нових частинок (суперсиметричних партнерів частинок Стандартної моделі), проте жодна з них не була експериментально підтверджена (станом на 2020 рік).
- Нейтраліно (спін — ½) — суперпозиція суперпартнерів кількох нейтральних частинок Стандартної моделі. Це кандидат на основну складову темної матерії. Партнери заряджених бозонів називаються чарджіно (chargino).
- Фотіно (спін — ½) — суперпартнер фотона.
- Гравітіно (спін — ³⁄2) — суперпартнер гравітона в теоріях супергравітації.
- Слептони і Скварки (спін — 0) — суперсиметричні партнери ферміонів Стандартної моделі. Передбачається, що с-топ кварк (Stop) (суперпартнер top-кварка) повинен мати відносно маленьку масу, тому його пошуки ведуться особливо активно.
Крім того, в інших моделях вводяться наступні, поки не зареєстровані, частинки:
- Гравітон (спін — 2) переносник гравітації в теоріях квантової гравітації.
- Інфлятон та курватон — частинки, які брали участь у процесі інфляції Всесвіту.
- Аксіон (спін — 0) — псевдоскалярна частинка, введена в теорії Печчеі — Квінн, щоб розв’язати CP-проблему сильної взаємодії.
- Аксіно (спін — ½) — суперпартнер аксіона.
- X-бозон та Y-бозон передбачаються теоріями Великого об’єднання як більш важкі аналоги W- та Z-бозонів.
- Майорон введений, щоб пояснити масу нейтрино за допомогою механізму гойдалки.
- Стерильні нейтрино вводяться в багатьох варіантах Стандартної моделі і можуть знадобитися для пояснення результатів експериментів з вивчення нейтринних осциляцій.
- Магнітний монополь — загальні назви для частинок з ненульовим магнітним зарядом. Вони передбачаються деякими теоріями Великого об’єднання.
- Преон був запропонований як підструктура для кварків та лептонів, але сучасні експерименти на колайдерах не підтверджують його існування.
- Планківська частинка
- Максимон
- Мінімон
Складені частинки[ред. | ред. код]
Адрони[ред. | ред. код]
Адрони визначаються як складені частинки сильної взаємодії. Адрони складаються з кварків і діляться на 2 категорії:
- баріони, які складаються з трьох кварків трьох різних кольорів і утворюють безкольорову комбінацію;
- мезони, які складаються з одного кварка і одного антикварка.
Кваркові моделі, вперше запропоновані у 1964 році 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]
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. Вони важчі за нуклони і розпадаються (завдяки слабкій взаємодії) за час порядку секунд. 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, які теж є досить короткоживучими.
- Також були виявлені чарівні і красиві баріони, що мають час життя порядку пікосекунди або менше.
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, чотирьох кварків і одного антикварка).
Мезони[ред. | ред. код]
Звичайні мезони містять валентний кварк і валентний антикварк. В їх число входять піон, каон, J/ψ-мезон і багато інших типів мезонів. В спрощених моделях ядерних сил взаємодія між нуклонами переноситься мезонами.
Можуть існувати також екзотичні мезони (існування деяких із них 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]
- ↑ Масса Top-кварка: тепер невизначеність становить 1,2% (англійською) . 3 серпня 2006. Архів оригіналу за 21 лютого 2012. Процитовано 25 вересня 2009.
- ↑ а б в Лабораторні виміри таобмеження на властивості нейтрино (англійською) . Архів оригіналу за 21 лютого 2012. Процитовано 25 вересня 2009.
Див. також[ред. | ред. код]
Посилання[ред. | ред. код]
- S. Eidelman та ін. (2004). Review of Particle Physics. Physics Letters B. 592: 1.
{{cite journal}}: Явне використання «та ін.» у:|author=(довідка) (На сайті Particle Data Group [Архівовано 7 вересня 2017 у Wayback Machine.] 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.