Список частинок

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

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.

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 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 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).

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 трьох кварків трьох різних кольорів і утворюють безкольорову комбінацію;
  • мезони, які складаються з одного кварка і одного 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. Вони важчі за нуклони і розпадаються (завдяки слабкій взаємодії) за час порядка 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 порядка 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]

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 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]

  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. (2004). Review of Particle Physics. Physics Letters B 592: 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.