Этапы развития физики ядра и элементарных частиц

2.2.Классификация элементарных частиц

Общими характеристиками всех элементарных частиц являются: масса (в физике элементарных частиц массу принято выражать в энергетических единицах в соответствии с соотношением Эйнштейна); время жизни (стабильность), измеряемое в секундах; электрический заряд, который выражается в единицах элементарного заряда е=1,6⋅10 -19 Кл; величина собственного момента количества движения (спин). Кроме того, для характеристики элементарных частиц были введены специфические квантовые числа − лептонные и барионные заряды. Насколько известно в настоящее время, эти заряды (в отличие от электрического) не являются источниками каких либо силовых полей. Это просто квантовые числа, характеризующие внутренние свойства элементарных частиц, но во всех процессах рождения и взаимного превращения элементарных частиц выполняются, наряду с известными законами сохранения, законы сохранения лептонного и барионного зарядов.
Каждой элементарной частице соответствует античастица. У частицы и античастицы массы, спины, времена жизни одинаковые, а прочие характеристики (электрический заряд, магнитный момент, лептонные и барионные заряды, странность, очарование, красота) одинаковы по абсолютной величине, но противоположны по знаку. Частицы, которые, как считают в настоящее время, не имеют внутренней структуры, называются истинно элементарными или фундаментальными. К ним принято относить следующие частицы (и их античастицы): лептоны, кварки, фотоны и промежуточные бозоны W ± , Z°. Рассмотрим их.
1. К лептонам относятся: электроны, мюоны, τ- лептоны и три сорта нейтрино – электронное ν_e , мюонное ν _μ и τ- нейтрино ν_τ . Лептоны группируются в пары:

Это объединение обусловлено тем, что каждый сорт нейтрино участвует в реакциях только вместе со своим партнером по паре (частицы в верхней строке таблицы имеют электрический заряд, равный заряду электрона, частицы в нижней строке нейтральны). Следует отметить, что лептоны не содержатся внутри распадающегося ядра или частицы, а рождаются в самом процессе распада, например при распаде нейтрона n → р + е^-+ ν̃
2. Кварки − это частицы, из которых, по современным представлениям, построены крупные частицы (адроны). К настоящему времени достоверно установлено существование пяти разновидностей кварков u, c, d, s и b. И совсем недавно посту- пали сообщения об открытии t-кварка. Все кварки имеют спин 1/2, барионный заряд 1/3 и обладают дробным электрическим за- рядом +2/3 или -1/3. Частицы, расположенные в верхней части таблицы имеют заряд +2/3, а в нижней − -1/3
.
Протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка (р→uud), нейтрон состоит из одного u-кварка и двух d-кварков (n→ddu). Согласно современной теории каждый кварк может быть в трех состояниях, характеризуемых значением квантового числа, названного цветом ( значения этого квантового числа - красный R, зеленый G, голубой В). Сейчас принято считать, что в свободном состоянии кварки существовать не могут.