ФИЗИКА

9.5. Характеристики элементарных частиц

Каждая элементарная частица наряду со спецификой присущих ей взаимодействий описывается набором дискретных значений определённых физических величин – своими характеристиками. В ряде случаев эти дискретные значения выражаются через целые или дробные числа и некоторый общий множитель – единицу измерения; об этих числах говорят как о квантовых числах элементарных частиц и задают только их, опуская единицы измерения.

Общими характеристиками всех элементарных частиц являются масса (т), время жизни (τ), спин (J) и электрический заряд (Q). Пока нет достаточного понимания того, по какому закону распределены массы элементарных частиц и существует ли для них какая-то единица измерения («квант массы»).

В зависимости от времени жизни элементарные частицы делятся на стабильные, квазистабильные и нестабильные (резонансы). Стабильными в пределах точности современных измерений являются электрон (τ > 5⋅1021 лет), протон (τ > 5⋅1032 лет), фотон и нейтрино. К квазистабильным относятся частицы, распадающиеся за счёт электромагнитного и слабого взаимодействий. Их времена жизни > 10-20 c (для свободного нейтрона даже ~ 1000 c). Резонансами называются элементарные частицы, распадающиеся за счёт сильного взаимодействия. Их характерные времена жизни 10-23-10-24 c.

Спин элементарных частиц – это их внутренняя характеристика. Он является целым или полуцелым кратным величине ħ. В этих единицах спин π- и k-мезонов равен 0, у протона, нейтрона и электрона , у фотона J = 1. Спин частицы определяет поведение ансамбля одинаковых (тождественных) частиц, или их статистику.

Электрические заряды изученных элементарных частиц являются целыми кратными от величины e ≈ 1,6 ⋅ 10-19 Кл, называемой элементарным электрическим зарядом. У известных элементарных частиц Q = 0, ±1, ±2 ...

Помимо указанных величин, элементарные частицы дополнительно характеризуются ещё рядом квантовых чисел, которые называются «внутренними». К ним относятся: барионный заряд В, лептонные заряды Lв, Lμ, Lτ, странность s, очарование c, прелесть b, правда t. Более подробно о них рассказано в п. 9.6 «Законы сохранения».

к к к