Элементарные частицы

Каждый фундаментальный фермион и каждая составная частица обладает набором характеристик, которые носят название «заряд». Среди этих зарядов есть электрический заряд , барионный заряд и три лептонных заряда .

Частица	Заряд
	1	1	0	0	0
	0	1	0	0	0
	– 1	0	1	0	0
	1	0	– 1	0	0
	– 1	0	0	1	0
	0	0	1	0	0
	0	0	0	1	0

При всех превращениях элементарных частиц обязательно сохраняется каждый из названных пяти зарядов.

Проверим выполнение законов сохранения всех зарядов для превращения протона в нейтрон

Запишем значения электрического и всех других зарядов протона в колонку «До». Просуммируем электрические заряды всех частиц, образовавшихся в результате превращения, и запишем в колонку «После». Просуммируем и все другие заряды (барионный и т.д.).

Если заряд после превращения оказался равным этому заряду до превращения, это означает, что этот заряд сохранился.

Заряды	До	После	Вывод
Электрический	1	0 + 1 + 0 = 1	сохраняется
Барионный	1	1 + 0 + 0 = 1	сохраняется
Лептонный электронный	0	0 + (– 1) + 1 = 0	сохраняется
Лептонный мюонный	0	0 + 0 + 0 = 0	сохраняется
Лептонный таонный	0	0 + 0 + 0 = 0	сохраняется

Проверим выполнение законов сохранения всех зарядов для превращения

Заряды	До	После	Вывод
Электрический	– 1	– 1 + 0 = – 1	сохраняется
Барионный	0	0 + 0 = 0	сохраняется
Лептонный электронный	0	1 + 0 = 1	не сохраняется
Лептонный мюонный	1	0 + 1 = 1	сохраняется
Лептонный таонный	0	0 + 0 = 0	сохраняется

Поскольку в записанной реакции не сохраняется лептонный электронный заряд, такое превращение не возможно.

Превращение мюона в электрон происходит следующим образом:

Обязательно проверьте выполнение законов сохранения всех пяти зарядов для этой реакции.

Задание для самостоятельной работы

Перенесите к себе в тетрадь и заполните таблицу, расположенную ниже, и постарайтесь выучить, какие характеристики присущи фундаментальным и составным частицам.

Частица	Спин	q	B				S
Фотон
Электрон
Позитрон
Мюон
Таон
Нейтрино
Нейтрино
Нейтрино
Кварк
Кварк
Кварк
Протон
Нейтрон

АДРОНЫ

Адроны, – так называются частицы, участвующие в сильном взаимодействии, – построены из различных кварков.

Свойства	Адроны
	Мезоны	Барионы
		Нуклоны	Гипероны
Спин	0; 1	1/2	1/2; 3/2
B	0	1	1

Каждый мезон состоит из пары: кварк и антикварк. Поэтому их суммарный барионный заряд будет равен . Каждый барион состоит из трех кварков. Их суммарный барионный заряд будет равен .

Протон, например, состоит из двух – кварков и одного – кварка и представляет собой комбинацию . Барионный заряд протона равен 1, электрический заряд равен , странность протона равна 0.

Составьте такие комбинации для всех частиц, представленных в следующей таблице, используя данные о странности, электрическом и барионном зарядах кварков u, d и s.

Частица
Спин				0
	2/3	– 1/3	– 1/3	1	0	1	0	– 1	2
	1/3	1/3	1/3	0	1	1	1	1	1
	0	0	– 1	1	– 1	– 1	– 2	– 3	0