История \ История науки

Наука и общество. Нобелевские премии по физике. Современная физика. История физических открытий конца ХХ века, страница 20

В табл. 2 и 3 представлены все экспериментально открытые в настоящее время элементарные частицы — это 12 элементарных фермионов (со спином £ = 1/2) и 4 бозона (со спином 5"=1). У каждого заряженного фермиона есть своя античастица. В таблицах приведены также массы частиц (верхние пределы масс для

Таблица 2

Фундаментальные фермионы

тицы

Поколения

Q

Час

первое

второе

третье

Кварки

верхние

и 5 МэВ 1964г.

с 1300 МэВ 1974 г.

t 176 ГэВ 1994 г.

+2/3

нижние

d 10 МэВ 1964 г.

s 150 МэВ 1964 г.

b 4,3 ГэВ 1977 г.

-1/3

Лептоны

нейтрино

<10СэВ 1956 г.

V

<170"КэВ 1962 г.

< 24 МэВ 1975 г.

0

заряженные

е 0,51 МэВ 1897 г.

105,7 МэВ 1937, 1947 г.

г 1777 МэВ 1975 г.

-1

231


Таблица з

Фундаментальные векторные бозоны

Фотон

Глюон

Нейтральный слабый бозон

Заряженные слабые бозоны

Y <1(Г|5эВ 1926 г.

g 0 1973 г.

Z0 91,2 ГэВ 1983 г.

W+, W~ 80,4 ГэВ 1983 г.

нейтрино и фотона) и годы, когда эти частицы были экспериментально открыты. Названия и обозначения кварков происходят от английских слов: и — up, d — down, с — charm, s — strange, t — top (также truth), b — bottom (также beauty). Таким образом, имеются шесть сортов (или, как принято называть, ароматов) кварков. Значения масс кварков характеризуют их массы в составе ад-ронов, так как кварков в виде свободных изолированных частиц не существует.

Казалось бы, из трех поколений фермионов нас может интересовать только первое — ведь мир вокруг нас и мы сами построены из нуклонов и электронов, и то обстоятельство, что нуклоны состоят из трех кварков (р = uud, n = ddu), ничего не значит. Однако согласно теоретическим моделям без фермионов второго и третьего поколений не может быть нарушена СР-инвариантность, т.е. во Вселенной на всех стадиях эволюции было бы равное количество протонов и антипротонов, электронов и позитронов; все они в результате аннигиляции превратились бы в фотоны и нейтрино. И нас не было бы! И все-таки это не так.

В научно-популярной литературе фундаментальные фермионы принято рассматривать как «кирпичи» мироздания, а четыре векторных бозона — как переносчики взаимодействий, некий «клей», их скрепляющий. В табл. 3 приведены характеристики четырех фундаментальных векторных бозонов. Два заряженных слабых бозона W* и W~ являются античастицами друг по отношению к другу, поэтому рассматриваются как единое целое.

Физика элементарных частиц базируется также на понятии о фундаментальных взаимодействиях: гравитационном, электромагнитном, сильном и слабом. Электромагнитное взаимодействие обусловлено обменом фотонами, которые изучены лучше всех бозонов. Источником фотонов является электрический заряд. Гравитационное взаимодействие связано с пока гипотетическими частицами — гравитонами. Нейтральный (Z0) и заряженные (W+, W~) бозоны являются переносчиками слабого взаимодействия между электронами, протонами, нейтронами и нейтрино. Переносчика232


ми сильного взаимодействия являются глюоны. Они как бы «склеивают» кварки в адронах. Источниками глюонов являются специфические, так называемые «цветовые», заряды. Они не имеют никакого отношения к обычным цветам и названы так для удобства описания. Каждый из шести ароматов кварков существует в трех цветовых разновидностях: желтой, синей или красной (ж, с, к соответственно). Антикварки тоже несут цветовые антизаряды. Важно подчеркнуть, что три заряда и три антизаряда совершенно не зависят от ароматов кварков. Таким образом, в настоящее время полное число кварков и антикварков (с учетом трех цветов и шести ароматов) достигло 36. Кроме того, имеется еще 9 глюонов. Глюоны, как и кварки, не наблюдаются в свободном состоянии.

Скачать файл