Однако открытия в физике на этом не остановились. Разумеется, в нашем предшествующем рассказе мы не придерживались строго хронологического порядка и поэтому не упомянули об уже состоявшемся к тому времени открытии еще одной элементарной частицы. Тогда считалось, что эта частица не требуется для понимания структуры материи, и ее роль, в общей схеме пока оставалась непонятой. Этой «лишней» частицей был мюон; его обнаружили в космических лучах раньше пиона, поначалу ошибочно приняв за предсказанную Юкавой частицу, объясняющую ядерные силы. И только спустя некоторое время, после открытия пиона Пауэллом, удалось выяснить различие между этими двумя частицами.
Но это было лишь начало. Затем были открыты другие частицы, рождающиеся в космических лучах— доставшемся нам от природы ускорителе частиц. Поначалу этот естественный ускоритель по своим параметрам превосходил все ускорители, созданные человеком, но в настоящее время искусственные ускорители опередили его по многим показателям. Исследователи обнаруживали все новые элементарные частицы — их список начал быстро расти. Я не буду рассказывать здесь всей истории этих открытий, но все же постараюсь дать представление об огромном разнообразии известных сегодня видов элементарных частиц. Чтобы описать лишь часть этого «каталога», необходимо знать систему, по которой частицы классифицируются в соответствии с их происхождением и свойствами. Прежде всего элементарные частицы разделяются на адроны и лептоны. Адроны — это элементарные частицы, подверженные сильному взаимодействию, тогда как лептоны — частицы, на которые действуют только электромагнитные и слабые силы. Среди адронов различают два класса: барионы и мезоны.
Барионы — это частицы, которые могут превращаться в протоны Или получаться из них. По существу это означает следующее. Протоны, т. е. ядра атомов водорода, кажутся совершенно неуничтожимыми. Вообще говоря, вполне можно было бы представить, что протон и электрон в атоме водорода могут аннигилировать друг с другом. Они обладают равными по величине и противоположными по знаку электрическими зарядами, поэтому закон сохранения заряда не был бы нарушен, а никаких других явных законов сохранения, которые бы запрещали этот процесс, в физике не существует. Однако мы знаем, что в действительности этот процесс не происходит. Если бы он мог протекать хотя бы очень медленно, так что атом мог бы существовать только в течение времени, немного меньшего, чем возраст Вселенной, то большинство атомов уже превратилось бы в «дым», а точнее, в излучение, и мы с вами попросту не существовали бы. Поэтому даже если запрет на эту реакцию не является абсолютным, то он по крайней мере должен быть чрезвычайно сильным. Протоны могут превращаться в нейтроны, а нейтроны — в протоны (как это известно из явления b-распада); при этом рождаются или поглощаются лептоны, но нейтрон, как и протон, относится к классу барионов. Таким образом, мы можем сформулировать закон сохранения «барионного числа», который отражает (но не объясняет) эту видимую устойчивость протона, хотя природа этого закона остается неизвестной. Всем барионам приписывается барионное число +1, антибарионам — барионное число -1 (поэтому протоны и антипротоны могут аннигилировать), тогда как мезоны и лептоны имеют барионное число, равное 0.
В отличие от этого мезоны могут рождаться и уничтожаться поодиночке. Мы уже упоминали о том, что пионы могут возникать при столкновениях протонов или других ядер достаточно высокой энергии.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.