Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Список частинок



План:


Введення

Це список частинок в фізиці елементарних частинок, що включає не тільки відкриті, але і гіпотетичні елементарні частинки, а також складові частинки, що складаються з елементарних часток.


1. Елементарні частинки

Елементарна частинка - це частинка без внутрішньої структури, тобто не містить інших частинок [прим. 1]. Елементарні частинки - фундаментальні об'єкти квантової теорії поля. Вони можуть бути класифіковані по спину : Ферміон мають напівцілим спін, а бозони - цілий спін.


1.1. Стандартна модель

Стандартна модель фізики елементарних частинок - теорія, що описує властивості і взаємодії елементарних частинок. Всі частинки, що передбачаються Стандартної моделлю, за винятком бозона Хіггса (хоча вже є вагомі підстави вважати, що ця частка виявлена ​​[1] [2].), а також інших гіпотетичних частинок, були експериментально виявлені.


1.1.1. Ферміон

Ферміон мають підлозі цілий спін; для всіх відомих елементарних фермионов він дорівнює . Кожен ферміонів має свою власну античастинку. Ферміон є базовими цеглинками всій матерії. Вони класифікуються за своїй участі в сильній взаємодії. Згідно Стандартної моделі, існує 12 ароматів елементарних фермионов: шість кварків і шість лептонів.

Покоління Кварки з зарядом (+2 / 3) e Кварки з зарядом (-1 / 3) e
Назва / аромат кварка / антикварка Символ кварка / антикварка Маса ( МеВ) Назва / аромат кварка / антикварка Символ кварка / антикварка Маса ( МеВ)
1 u-кварк (up-кварк) / анти-u-кварк u / \, \ overline {u} від 1,5 до 3 d-кварк (down-кварк) / анти-d-кварк d / \, \ overline {d} від 3 до 7
2 c-кварк (charm-кварк) / анти-c-кварк c / \, \ overline {c} 1250 90 s-кварк (strange-кварк) / анти-s-кварк s / \, \ overline {s} 95 25
3 t-кварк (top-кварк) / анти-t-кварк t / \, \ overline {t} 174 200 3300 [3] b-кварк (bottom-кварк) / анти-b-кварк b / \, \ overline {b} 4200 70

У всіх кварків є також електричний заряд, кратний 1/3 елементарного заряду. У кожному поколінь один кварк має електричний заряд +2 / 3 (це u-, c-і t-кварки) і один - заряд -1 / 3 (d-, s-і b-кварки); біля антікварков заряди протилежні за знаком . Крім сильного і електромагнітного взаємодії, кварки беруть участь у слабкій взаємодії.


  • Лептони не беруть участь у сильній взаємодії. Їх античастинки - антілептони (античастинка електрона називається позитрон з історичних причин). Існують лептони шести ароматів :
Покоління Заряджений лептон / античастинка Нейтрино / антинейтрино
Назва Символ Електричний заряд ( e) Маса ( МеВ) Назва Символ Електричний заряд ( e) Маса ( МеВ)
1 Електрон / Позитрон e ^ - \, / \, e ^ + -1 / +1 0,511 Електронне нейтрино / Електронне антинейтрино \ Nu_e \, / \, \ overline {\ nu} _e 0 <0,0000022 [4]
2 Мюон \ Mu ^ - \, / \, \ mu ^ + -1 / +1 105,66 Мюонне нейтрино / мюонів антинейтрино \ Nu_ \ mu \, / \, \ overline {\ nu} _ \ mu 0 <0,17 [4]
3 Тау-лептон \ Tau ^ - \, / \, \ tau ^ + -1 / +1 1776,99 Тау-нейтрино / тау-антинейтрино \ Nu_ \ tau \, / \, \ overline {\ nu} _ \ tau 0 <15,5 [4]

Маси нейтрино не дорівнюють нулю (це підтверджується існуванням нейтринних осциляцій), але настільки малі, що не були виміряні безпосередньо на 2011 рік.

, кварконій, боттомоній.


1.1.2. Бозони

Бозони мають цілочисельні спини. Фундаментальні сили природи переносяться калібрувальними бозонами, а маса, згідно теорії, створюється бозона Хіггса. За Стандартної моделі, елементарними бозонами є наступні частинки:

Назва Заряд ( e) Спін Маса ( ГеВ) Переносиме взаємодія
Фотон 0 1 0 Електромагнітна взаємодія
W 1 1 80,4 Слабка взаємодія
Z 0 0 1 91,2 Слабка взаємодія
Глюон 0 1 0 Сильна взаємодія
Бозон Хіггса 0 0 ≈ 125 Поле Хіггса

Бозон Хіггса, або хіггсон. В механізмі Хіггса Стандартної моделі масивний хіггсовскій бозон створюється через спонтанного порушення симетрії поля Хіггса. Притаманні елементарним частинкам маси (зокрема, великі маси W - і Z 0 -бозонів) можуть бути пояснені їх взаємодіями з цим полем. Багато фізики очікують відкриття бозона Хіггса на Великому адронному колайдері ( англ. Large Hadron Collider , LHC ) - прискорювачі заряджених частинок, який побудований в ЦЕРНі і запущений у вересні 2008 року. Відомості про знаходження частинки, схожою на бозон Хіггса, вже були оприлюднені (джерело), проте, в даний час йде перевірка даних і визначення властивостей знайденої частинки.


1.2. Гіпотетичні частинки

Суперсиметрій теорії, що розширюють Стандартну модель, пророкують існування нових частинок (суперсиметричних партнерів частинок Стандартної моделі), але жодна з них не була експериментально підтверджена (на червень 2009 року).

  • Нейтраліно (спін - ) - суперпозиція суперпартнеров декількох нейтральних частинок Стандартної моделі. Це провідний кандидат на основну складову темної матерії). Партнери заряджених ( англ. charged ) Бозонів називаються чарджіно ( англ. chargino ).
  • Фотина (спін - ) - суперпартнер фотона.
  • Гравітіно (спін - / 2) - суперпартнер Гравітон в теоріях супергравітації.
  • Слептони і Скваркі (спін - 0) - суперсиметрій партнери фермионов Стандартної моделі. З-топ кварк (Stop) (суперпартнер top-кварка) імовірно повинен мати відносно маленьку масу, у зв'язку з цим його пошуки ведуться особливо активно.
  • Сімейство гейджіно, суперпартнеров калібрувальних бозонів (глюіно - суперпартнер глюонів, вино [5] - суперпартнер W-бозона, Бино - суперпартнер калібрувального бозона, відповідного слабкому гіперзаряду, Зіно - суперпартнер Z-бозона).
  • Хіггсіно - суперпартнер бозона Хіггса.

Крім того, в інших моделях вводяться наступні поки не зареєстровані частинки:

  • Гравітон (спін - 2) запропонований як переносник гравітації в теоріях квантової гравітації.
  • Ділатон (гравіскаляр) (спін - 0) і гравіфотон (спін - 1).
  • Інфлятон і курватон - частинки, що брали участь в процесі інфляції Всесвіту.
  • Аксион (спін - 0) - Псевдоскалярний частинка, введена в теорії Печчеї - Квінн, щоб вирішити CP-проблему сильної взаємодії.
  • Аксінья (спін - ) - суперпартнер Аксион.
  • Саксіон (спін - 0, скаляр, R-парність = 1) і Аксінья (спін - 1/2, R-парність = -1) формують разом з Аксион супермультіплет в суперсиметричних варіантах теорії Печчеї - Квінн.
  • X-бозон і Y-бозон передвіщаються теоріями Великого об'єднання як більш важкі еквіваленти W-і Z-бозонів.
  • Магнітний фотон.
  • Майорон введений, щоб пояснити маси нейтрино за допомогою механізму see-saw.
  • Дзеркальні частинки передвіщені теоріями, поновлюючими симетрію парності.
  • Стерильне нейтрино вводиться в багатьох варіантах Стандартної моделі і може стати в нагоді для пояснення результатів LSND (прискорювального експерименту з вивчення нейтринних осциляцій).
  • Магнітний монополь - загальна назва для частинок з ненульовим магнітним зарядом. Вони передвіщаються деякими теоріями Великого об'єднання.
  • Преон був запропонований як підструктура для кварків і лептонів, але сучасні експерименти на коллайдерах не підтверджують його існування.
  • Аріон [6].
  • Архіон - голдстоуновскій бозон, що з'єднує властивості Аксион, фамілона і майорона
  • Фамілон - голдстоуновскій (або псевдоголдстоуновскій) бозон, що виникає при спонтанному порушенні додаткової симетрії між поколіннями фермионов [7]

2. Складові частки

Кваркова структура протона: 2 u-кварка і 1 d-кварк

2.1. Адрони

Адрони визначаються як сильно взаємодіючі складові частинки. Адрони складаються з кварків і поділяються на 2 категорії:

  • баріони, які складаються з 3 кварків 3 кольорів і утворюють безбарвну комбінацію;
  • мезони, які складаються з 2 кварків (точніше 1 кварка і 1 антикварка).

Кваркової моделі, вперше запропоновані в 1964 році незалежно Мюрреєм Гелл-Манном і Джорджем Цвейгом (який назвав кварки "тузами"), описують відомі адрони як складені з вільних (валентних) кварків і / або антікварков, міцно пов'язаних сильним взаємодією, яке переноситься глюонами. У кожному адронний також міститься "море" віртуальних кварк-антікваркових пар.

.


2.1.1. Ядерна фізика (Ферміон)

Комбінація трьох u, d або s-кварків із загальним спіном 3/2 формує так званий баріонів декуплет.
Див більш докладний список баріонів.

Звичайні баріони ( Ферміон) містять кожен три валентних кварка або три валентних антикварка.

  • Нуклони - ферміонів складові звичайного атомного ядра:
  • Гіперонів, такі, як Λ-, Σ-, Ξ-і Ω-частинки, містять один або більше s-кварків, швидко розпадаються і важче нуклонів. Хоча зазвичай в атомному ядрі гіперонів немає (в ньому міститься лише домішка віртуальних гіперонів), існують пов'язані системи одного або більше гіперонів з нуклонами, звані гіперядрамі.
  • Також були виявлені зачаровані і чарівні баріони.

Нещодавно були знайдені ознаки існування екзотичних баріонів, містять п'ять валентних кварків; однак були повідомлення і про негативні результати. Питання їх існування залишається відкритим.

  • Пентакваркі складаються з п'яти валентних кварків (точніше, чотирьох кварків і одного антикварка).

.


2.1.2. Мезони (бозони)

Мезони з нульовим спіном формують нонет.
Див більш докладний список мезонів.

Звичайні мезони містять валентний кварк і валентний антикварк. В їх число входять півонія, каона, J / ψ -мезон і багато інших типів мезонів. У моделях ядерних сил взаємодія між нуклонами переноситься мезонами.

Можуть існувати також екзотичні мезони (їх існування все ще під питанням):

  • Тетракваркі складаються з двох валентних кварків і двох валентних антікварков.
  • Глюболи - пов'язані стану глюонів без валентних кварків.
  • Гібриди складаються з однієї або більше кварк-антікваркових пар і одного або більше реальних глюонів.

Мезони з нульовим спіном формують нонет.


2.2. Атомні ядра

Атомні ядра складаються з протонів і нейтронів, пов'язаних сильною взаємодією. Кожен тип ядра містить строго певне число протонів і строго певне число нейтронів і називається нуклідом або ізотопом. В даний час відомо більше 3000 нуклідів, з яких у природі зустрічається лише близько 300 (див. таблицю нуклідів). Ядерні реакції і радіоактивний розпад можуть перетворювати один нуклід в інший.

Деякі ядра мають власні назви. Крім протона (див. вище), власними назвами володіють:


2.3. Атоми

Атоми - найменші частинки, на які матерія може бути розділена за допомогою хімічних реакцій. Атом складається з маленького важкого позитивно зарядженого ядра, оточеного відносно великим легким хмарою електронів. Кожен тип атома відповідає певному хімічному елементу, 111 з яких мають офіційну назву (див. Періодичну систему елементів).

Існують також короткоживучі екзотичні атоми, в яких роль ядра (позитивно зарядженої частинки) виконує позитрон ( Позитрон) або позитивний мюон ( мюонів). Є також атоми з негативним мюонів замість одного з електронів (мюонний атом). Хімічні властивості атома визначаються кількістю електронів у ньому, яке, в свою чергу, залежить від заряду його ядра. Всі нейтральні атоми з однаковим зарядом ядра (тобто з однаковою кількістю протонів в ядрі) хімічно ідентичні і представляють один і той же хімічний елемент, хоча їх маса може відрізнятися через різної кількості нейтронів в ядрі (такі атоми з різним числом нейтронів в ядрі представляють різні ізотопи одного елемента). У нейтральних атомах число електронів дорівнює числу протонів у ядрі. Атоми, позбавлені одного або декількох електронів (іонізованниє), називаються позитивними іонами ( катіонами); атоми із зайвими електронами називаються негативними іонами ( аніонами).


2.4. Молекули

Молекули - найменші частинки речовини, ще зберігають його хімічні властивості. Кожен тип молекули відповідає хімічному з'єднанню. Молекули складаються з двох або більше атомів. Вони можуть бути як нейтральними, так і зарядженими (молекулярні іони).

3. Квазічастинки

В їх число входять:


4. Інші існуючі та гіпотетичні частинки


5. Классификация по скорости

  • Тардионы, или брадионы, движутся медленнее света и имеют ненулевую массу покоя. К ним относятся все известные частицы, кроме безмассовых.
  • Люксоны движутся со скоростью света и не имеют массы покоя. К ним относятся фотон и глюон (а также пока неоткрытый гравитон).
  • Тахіон - гіпотетичні частинки, які рухаються швидше світла і мають уявну масу.
  • Сверхбрадіони - гіпотетичні частинки, які рухаються швидше світла, але мають дійсну масу.

Примітки

  1. Визначення елементарної частинки як частинки, що не має внутрішньої структури, прийнято в англійському та деяких інших розділах Вікіпедії. Даний список дотримується цієї термінології. В інших статтях російської Вікіпедії такі частинки називаються фундаментальними, а термін " елементарна частинка "використовується для неподільних частинок, до яких крім фундаментальних частинок відносяться і адрони (які в результаті конфайнмента не можна розділити на окремі кварки).

Джерела

  1. Фізики виявили претендента на роль бозона Хіггса - lenta.ru/news/2012/07/04/cern / / / Lenta.ru 4.07.2012
  2. У ЦЕРНі оголошено про відкриття хіггсовского бозона - elementy.ru / LHC / news? theme = 2653111 & newsid = 431863 - Elementy.ru, 4.07.2012
  3. Маса top-кварка: тепер невизначеність на позначці 1,2% - dorigo.wordpress.com/2006/08/03/top-mass-now-at-12-uncertainty / (Англ.) (3 August 2006). Читальний - www.webcitation.org/65cC248WG з першоджерела 21 лютого 2012.
  4. 1 2 3 Лабораторні вимірювання та обмеження на властивості нейтрино - cupp.oulu.fi / neutrino / nd-mass.html (Англ.) . Читальний - www.webcitation.org/65cC79r0t з першоджерела 21 лютого 2012.
  5. Горбунов Д. С., Дубовський С. Л., Троїцький С. В. Калібрувальний механізм передачі порушення суперсиметрії - ufn.ru/ru/articles/1999/7/a /. УФН 169 705-736 (1999).
  6. Anselm AA Experimental test for arion - photon oscillations in a homogeneous constant magnetic field. Phys. Rev. D 37 (1988) 2001.
  7. Dearborn DSP et al. Astrophysical constraints on the couplings of axions, majorons, and familons. Phys. Rev. Lett. 56 (1986) 26.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Розсіювання частинок
Концентрація частинок
Детектор елементарних частинок
Метод рою частинок
Феноменологія елементарних частинок
Прискорювач заряджених частинок
Фізика елементарних частинок
Прискорювач заряджених частинок
Струмінь (фізика елементарних частинок)
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru