Мир, окружающий нас, весьма многообразен в проявлении различных форм движения материи, но человеческое сознание всегда пыталось и пытается найти какое-то единство и закономерности в строении материи. И с каждым шагом более глубокого проникновения в микромир мы сталкиваемся с новым миром физических объектов и новыми качествами их взаимодействий ¹ в рамках четырёх их видов. Это похоже на бесконечную «матрешку», где каждая последующая кукла содержит еще одну. На смену молекулам и атомам пришли электроны, нуклоны и нейтрино, затем возникли представления о сложной структуре протона, состоящего из трех кварков.

Введение понятия элементарной частицы в физике связано с представлениями об отыскании таких неделимых (элементарных кирпичиков вещества) образований, из которых состоит вся материя. Однако число открываемых частиц удваивается почти каждые 11 лет.

Элементарная частица — составная часть материального мира, относящаяся к микрообъектам, которую невозможно расщепить на составные части. Понятие элементарных частиц основывается на факте дискретного строения вещества. Первоначально термин «элементарная частица» подразумевал под собой первокирпичик материи. Но когда в 1950-х и 1960-х годах были открыты сотни адронов с похожими свойствами, стало ясно, что, по крайней мере, адроны обладают внутренними степенями свободы, т. е. не являются в строгом смысле слова элементарными частицами. Это подозрение в дальнейшем подтвердилось, когда выяснилось, что адроны состоят из кварков.

Некоторые элементарные частицы имеют сложную внутреннюю структуру, однако разделить их на части невозможно. Другие элементарные частицы являются бесструктурными и могут считаться первичными (фундаментальными) частицами. Со времени открытия электрона в 1897 году обнаружено уже более 400 элементарных частиц.

Иллюзия завершенности поисков элементарных частиц была нарушена открытием в составе космических частиц промежуточных частиц – мезонов, которые имели массу в сотни раз большую, чем масса электрона, но меньшую чем масса протона и нейтрона.

Создание мощных ускорителей позволяет осуществлять соударения частиц значительных энергий и тем самым выявлять все более тонкие детали устройства субатомного вещества. Разрешающая способность современных экспериментальных установок достигла величины 10^-16 см, что меньше диаметра протона примерно в 1000 раз.

Было открыто большое число элементарных частиц, не входящие в состав ядер: μ-мезоны, π⁺, π^-, π⁰-мезоны, К-мезоны с массой ≈1000m_e, а также Λ,Σ, Ξ - гипероны с массой больше, чем масса протона, Ω^- – гиперон с массой 1,8m_р. К-мезоны и гипероны назвали «странными» частицами.

В начале 60-х годов были открыты очень короткоживущие частицы «резонансы». В 1953 году были обнаружены нейтрино, предсказанные в 1930 году В.Паули в ходе теоретической интерпретации результатов эксперимента по β - распаду. В 1962 году были обнаружены мюонное, тау-, электронное- и тау-лептонное нейтрино.

Совсем недавно физики говорили о существовании сотен элементарных частиц, однако оказалось, что все наблюдаемое разнообразие частиц достигается за счет комбинаций гораздо меньшего числа частиц, которые сейчас называются фундаментальными.

В настоящее время самыми элементарными, то есть точечными частями вещества, считаются лептоны и кварки. Для них (вместе с калибровочными бозонами) и применяется термин «фундаментальные частицы».

По величине спина все элементарные частицы делятся на два класса: фермионы и бозоны.

Фермионы — (ферми-частица, квазичастица). Частицы или элементарное возбуждение квантовой системы многих частиц, обладающих полуцелым спином (электрон, протон, нейтрон, нейтрино). Связанные системы из нечётного числа фермионов (атомные ядра с нечётным атомным номером, атомы с нечётной разностью атомного номера и числа электронов и др.) тоже являются фермионами. Для ферми-частиц справедлив принцип Паули, а системы тождественных фермионов подчиняются статистике Ферми-Дирака.

Двенадцать ароматов фермионов разделяются на три семейства   (поколения) по 4 частицы в каждом. Шесть из них — кварки. Другие шесть — лептоны, три из которых являются нейтрино, а оставшиеся три несут единичный отрицательный заряд: электрон, мюон и тау-лептон.

Поколения частиц вещества

Первое поколение	Второе поколение	Третье поколение
электрон	мюон	тау-лептон
электронное нейтрино	мюонное нейтрино	тау-нейтрино
u-кварк («верхний»)	c-кварк(«очарованный»)	t-кварк («истинный»)
d-кварк («нижний)	s-кварк («странный»)	b-кварк («прелестный»)

Таблица 3.1.1-1

Поколения частиц антивещества

Первое поколение	Второе поколение	Третье поколение
позитрон	положительный мюон	положительный тау-лептон
электронное антинейтрино	мюонное антинейтрино	тау-антинейтрино
u-антикварк	c-антикварк	t -антикварк
d-антикварк	s-антикварк	b-антикварк

Таблица 3.1.1-2

Бозоны — частицы с целым спином (фотон).

По видам взаимодействий элементарные частицы делятся на:

адроны— общее название элементарных частиц, участвующих во всех видах фундаментальных взаимодействий. Адроны, в свою очередь, являются составными частицами. Их составляющие получили название кварки, которые обладают своеобразными свойствами. Самое необычное их свойство заключается в том, что кварки существуют только внутри адронов и не могут наблюдаться как изолированные объекты. К адронам относятся все барионы (в частности, нуклоны – нейтрон и протон, гипероны) и мезоны (p-мезоны, K-мезоны), в том числе большое количество ядерно-нестабильных частиц – резонансов;

барионы — тяжёлые частицы (адроны с полуцелым спином, т. е. фермионы), с равным единице барионным числом. К ним относятся частицы, составляющие ядро атома (нуклоны) — протон, нейтрон гипероны. Все барионы подчиняются статистике Ферми-Дирака. Барионы состоят из 3-х кварков, каждый из которых имеет барионное число 1/3 В. С барионным числом В связана стабильность протона (хотя она и не абсолютна). Время полураспада протона оценивается в 10³³ лет. Антибарионы обладают противоположными барионными числами.

Фундаментальные (бесструктурные) частицы. Представлены лептонами, кварками, калибровочными бозонами, фотонами, глюонами, промежуточными векторными бозонами, гравитонами. Являются переносчиками взаимодействий.

Лептоны – это фермионы, которые имеют вид точечных частиц вплоть до масштабов порядка 10⁻¹⁸ м. Не участвуют в сильных взаимодействиях. Участие в электромагнитных взаимодействиях экспериментально наблюдалось только для заряженных лептонов (электроны, мюоны, тау-лептоны) и не наблюдалось для нейтрино. Известны шесть типов лептонов.

Кварки– дробнозаряженные частицы, входящие в состав адронов. В свободном состоянии не наблюдались. Как и лептоны, делятся на шесть типов и являются бесструктурными, однако, в отличие от лептонов, участвуют в сильном взаимодействии.

Калибровочные бозоны — частицы, посредством обмена которыми осуществляются взаимодействия:

фотон – частица, переносящая электромагнитное взаимодействие;

глюоны (восемь разновидностей) — частицы, переносящие сильное взаимодействие;

промежуточные векторные бозоны (три разновидности: W⁺, W⁻ и Z⁰) – частицы, переносящие слабое взаимодействие;

гравитон – гипотетическая частица, переносящая гравитационное взаимодействие. Его существование пока не доказано экспериментально в связи с ничтожно малой величиной гравитационного взаимодействия.

Адроны и лептоны образуют вещество. Калибровочные бозоны – это кванты разных видов излучения.

Кроме того, в Стандартной Модели  присутствует хиггсовый бозон , который пока ещё не обнаружен экспериментально, но в рамках эксперимента на Большом адронном коллайдере его пытаются обнаружить в настоящее время. Нобелевский лауреат В.Л.Гинзбург в списке из двадцати выделенных им проблем современной физики ² придаёт его возможному открытию большое значение.

Стандартная модель – это временная, а не фундаментальная теория, потому как она не включает в себя гравитацию и содержит несколько десятков свободных параметров (массы частиц и т. д.), значения которых не вытекают непосредственно из Стандартной модели. Не исключается, что существуют элементарные частицы, которые не описываются этой моделью. Например, такие как гравитон или суперсимметричные партнёры обычных частиц.

Стандартная модель включает в себя 12 ароматов фермионов, соответствующие им античастицы, а также калибровочные бозоны (фотон, глюоны, W- и Z-бозоны), которые переносят взаимодействия между частицами и не обнаруженный на данный момент бозон Хиггса, отвечающий за наличие массы у частиц.

Изучение микромира частиц привело исследователей к необходимости объяснить проблему симметрии, в результате решения которой физики пришли к выводу о существовании частиц и античастиц, вещества и антивещества.

Антивещество было предсказано П.А.М.Дираком в 1928 г, когда он объединил квантовую механику со специальной теорией относительности. Математически это следует из простого уравнения, например: x²= 9. Его решение представляется получением чисел +3 и –3. Обычно при решении подобных уравнений отрицательное значение отбрасывалось, как не имеющее смысла. Поэтому физики попытались исключить решение уравнения Дирака, допускавшее существование подобной электрону частицы (позитрона), но имеющей положительный заряд.

В 1932 г К.Андерсон представил общественности опытные доказательства существования позитрона при исследовании космических лучей. Рождение пар электрона и позитрона связано с понятием аннигиляции. Световой фотон в космических лучах отдает свою энергию, которая превращается в массу по уравнению А.Эйнштена: Е=mc². При столкновении электрона и позитрона (аннигиляция) их масса переходит в энергию в полном соответствии опять же с уравнением А.Эйнштейна.

В 1955 г. Э.Сегре и О.Чемберлен (Калифорнийский университет) удалось наблюдать антипротон, а в 1956 г и антинейтрон. Теоретически ничто не может помешать антипротонам соединиться с антинейтронами для образования антиядер, а позитронам примкнуть к этим ядрам с образованием антиатомов ³.

В 1995 г в Европейской лаборатории физики элементарных частиц удалось получить первые 9 атомов анитводорода. Так была доказана возможность существования вещества и антивещества. Однако следов антивещества в больших скоплениях (антигалактик и т.д.) не обнаружено, поскольку во вселенной доминирует вещество над антивеществом. Это представляет собой очередную загадку: почему после небольшого во времени промежутка от начала Большого Взрыва (современная теория образования Метагалактики) вселенная развивалась по сценарию асимметрии? То есть, с преобладанием вещества над антивеществом?

В попытке объяснить наличие облаков антиматерии в центре нашей галактики группа ученых из американского университета Детройта предположила, что источником антиматерии являются так называемые «ископаемые» (primopdial) черные дыры. Образовавшиеся в раннюю эпоху эволюции вселенной. Эти дыры в настоящее время интенсивно «испаряются», генерируя при этом большое количество антивещества.

Раньше пытались объяснить появление антиматерии среди обычной материи гипотезами, согласно которым она образовывалась при взрывах сверхновых, в системах рентгеновских двойных звезд или даже при распаде гипотетической субстанции «темной» материи.

По новым оценкам ученых, в центре нашей галактики сконцентрировано до 10²⁴ черных дыр, каждая из которых имеет массу около 10¹⁶ грамм, сопоставимую с массой астероида. Тем самым «ископаемые» черные дыры обладают массой, сопоставимой с текущими оценками массы «темной» материи в центре Галактики. Это позволяет предположить, что феномен «темной» материи можно полностью или частично объяснить с помощью древних черных дыр⁴.

Новая гипотеза допускает проверку. Согласно расчетам ее авторов, наличие «ископаемых» черных дыр должно проявляться в регистрируемых с помощью современных инструментов особенностях спектра высокоэнергетичного излучения, приходящего из центра Галактики. Такая аппаратура размещена на борту космической обсерватории Integral NASA⁵.

В зависимости от времени жизни элементарные частицы делятся на стабильные, квазистабильные и нестабильные (резонансы). К стабильным частицам относят электрон (время жизни 5∙10²¹ лет), протон (время жизни 5∙10³³ лет), фотон, нейтрино. К квазистабильным относятся частицы, распадающиеся за счет электромагнитного и слабого взаимодействий, их время жизни более 5·10^-20 с. Например, нейтрон распадается из-за слабого взаимодействия со среднем временем жизни 15,3 мин: n →p + e^- + ν.

Резонансами называются элементарные частицы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия. Их время жизни 10^-22 – 10^-24 с.

Фотон (от греч. photós – свет), элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле – света). Масса покоя m₀ фотона равна нулю (из опытных данных следует, что во всяком случае m0 (4∙10^-21 m_е, где m_е - масса электрона), и поэтому его скорость равна скорости света. Спин (собственный момент количества движения) фотона равен 1 (в единицах = h/2p, где h =6,624·10^-27 эрг·сек – постоянная Планка), и, следовательно, фотон относится к бозонам.

Представление о фотоне возникло в ходе развития квантовой теории и теории относительности. Сам термин «фотон» появился лишь в 1929. В 1900 М. Планк получил формулу для спектра теплового излучения абсолютно чёрного тела, исходя из предположения, что излучение электромагнитных волн происходит определёнными порциями – «квантами», энергия которых может принимать лишь дискретный ряд значений, кратных неделимой порции – кванту hn, где n – частота электромагнитной волны. Развивая идею Планка, А. Эйнштейн ввёл гипотезу световых квантов, согласно которой эта дискретность обусловлена не механизмом поглощения и испускания, а тем, что само излучение состоит из «неделимых квантов энергии, поглощаемых или испускаемых только целиком» Это позволило Эйнштейну объяснить ряд закономерностей фотоэффекта, люминесценции, фотохимических реакций. В то же время созданная Эйнштейном специальная теория относительности (1905) привела к отказу от объяснения электромагнитных волн колебаниями особой среды – эфира, и тем самым создала предпосылки для того, чтобы считать излучение одной из форм материи, а световые кванты – реальными элементарными частицами.

В опытах А.Комптона по рассеянию рентгеновских лучей было установлено, что кванты излучения подчиняются тем же кинематическим законам, что и частицы вещества, в частности кванту излучения с частотой n необходимо приписать также и импульс hn/c (ээфект Комптона).

К середине 30-х гг. в результате развития квантовой механики стало ясно, что ни наличие волновых свойств, проявляющихся в волновых свойствах света, ни способность исчезать или появляться в актах поглощения и излучения не выделяют фотон среди других элементарных частиц. Оказалось, что частицы вещества, например, электроны, обладают волновыми свойствами, и была установлена возможность взаимопревращения пар электронов и позитронов в фотон. В электростатическом поле атомного ядра фотоны с энергией выше 1 Мэв (фотоны с энергией выше 100 кэв часто называют g-квантами) может превратиться в электрон и позитрон (процесс рождения пары) и, наоборот, столкновение электрона и позитрона приводит к превращению их в два (или три) g-кванта (аннигиляция пары), рис. 3.1.1.

Современной теорией, последовательно описывающей взаимодействия фотонов, электронов и позитронов с учётом их возможных взаимопревращений, является квантовая электродинамика. Она рассматривает электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами как процесс обмена виртуальными фотонами. Сами фотоны через образование виртуальных электрон-позитронных пар также могут взаимодействовать между собой, однако вероятность такого взаимодействия очень мала и экспериментально оно не наблюдалось. При рассеянии фотонов высоких энергий на адронах и атомных ядрах следует учитывать, что фотон может превращаться виртуально в совокупность адронов, которые сильно взаимодействуют с адронами мишени. В то же время виртуальный фотон, возникающий, например, при аннигиляции электрона и позитрона высоких энергий, может превращаться в реальные адроны.

С конца 60-х гг. развивается единая теория электромагнитных и слабых взаимодействий, в которой фотон выступает вместе с тремя гипотетическими «переносчиками» слабых взаимодействий – векторными бозонами (двумя заряженными W⁺, W^- и одним нейтральным Z⁰).

Общеизвестные источники фотонов – источники света. Источниками g-квантов являются радиоактивные изотопы, а также облучаемые мишени, Поскольку фотон имеет (хотя и относительно других элементарных частиц) минимальную массу в состоянии движения, то, участвуя в гравитационном взаимодействии, он может в условиях сверхвысокой плотности вещества изменить свою траекторию движения на замкнутую – круговую. В таком случае он может, в зависимости от направления замкнутой кривой, превратиться в электрон, образуя квантовое кольцо, или в протон. В условиях супергравитации два кванта – кольцо в кольцо – могут образовать нейтрон. Таким образом, может сформироваться квантовая структура атома водорода, гелия и любого другого химического элемента, представляющие собой структуры квантовых кольцегранников.

Нейтрино – электрически нейтральная частица, участвующая только в слабом взаимодействии. Спин ћ/2. Виды нейтрино приведены в таблице 3.1.1.-1. Масса покоя у электронного нейтрино 6∙10^-32 кг(3,5 эВ/с²). Имеет античастицу. Отличительная особенность нейтрино – его крайне высокая проникающая способность. Источником нейтрино являются радиоактивные вещества.

Электрон – стабильная элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом, принятым за единицу е = - (1,6021892±4,6∙10^-7)·10¹⁹ Кл. Это самая легкая заряженная элементарная частица. Абсолютная стабильность электрона объясняется сохранением электрического заряда. Масса покоя электрона m_e = (9,109534±4,7∙10^-6)·10³¹кг = 0,51110034±1,4∙10^-7. Спин электрона |s| = ћ/2. Участвует в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях. Электромагнитные взаимодействия электрона обусловлены обменом виртуальными фотонами, которые электрон излучает и вновь поглощает.

Электрон является химически активной частью атомов, поэтому он относится к одному из основных структурных элементов вещества. Электронные оболочки атомов определяют оптические, магнитные, химические свойства атомов и молекул, электропроводность, теплопроводность металлов, поляризацию диэлектриков, механические и оптические свойства кристаллов и т.д. С точки зрения квантовой теории поля нет различий между фотоном и электроном.

Античастицей электрона является позитрон с положительным электрическим зарядом. При взаимодействии с электроном происходит аннигиляция пар (уничтожение) с выделением двух кантов энергии. Наоборот, гамма-квант достаточно большой энергии, взаимодействуя с электронной оболочкой, может породить пару электрон-позитрон.

В радиоактивных элементах при бета-распаде (β-распад), имеющем три типа ядерных превращений (электронный, позитронный бета-распад и электронный захват), ядро испускает либо электрон, либо позитрон. Установлено, что бета-распад является, в сущности, спонтанным превращением ядерного нейтрона в протон и электрон. В этом случае возникают трудности, заключающиеся в том, что при наблюдении бета-распада нарушается сразу три закона сохранения: энергии, импульса и момента количества движения. Поскольку считается, что электрона в ядре нет. Экспериментально установлено, что энергия электронов, испускаемых при бета-распаде какого-либо ядра, изменяется непрерывно.

При движении узкого пучка электронов с постоянной скоростью в свободном пространстве (или проводнике) вокруг узкого пучка электронов (или проводника) возникает магнитное поле. При движении узкого пучка электронов в свободном пространстве (или проводнике) с переменной скоростью возникает электромагнитное (фотонное) поле.

Протон – элементарная частица с единичным (в единицах е) положительным электрическим зарядом и спином ћ/2. Является ядром атома водорода. Относится к классу адронов и входит в группу барионов. Масса покоя протона m_p=1,6726231∙10^-27кг=1836,153 m_e= 938,28 МэВ. Существует античастица – антипротон.

Протон участвует во всех типах взаимодействий: слабом, электромагнитном, сильном и гравитационном. В сильном взаимодействии протон и нейтрон имеют одинаковые свойства и поэтому рассматриваются как два квантовых состояния одной частицы – нуклона. Сильное взаимодействие возникает с участием протона (ядерные силы), связывающие нуклоны в ядре. Протон окружен облаком виртуальных частиц (гиперонов и других адронов), которые он непрерывно испускает и поглощает наряду с полями различных адронов. Ядерное поле состоит из электронно-нейтринных частиц. Таким образом, в нуклоне происходит непрерывный процесс испускания и поглощения частиц и античастиц. То есть нуклон рассматривается как сложная, изменяющаяся во времени совокупность многих частиц, состоящая из ядра (керна) и облака π-мезонов.

На основе кварковой модели протон состоит из двух u-кварков и одного d- кварка, связанных глюонами. Протон распадается на нейтрон, позитрон и антинейтрино. Нейтрон распадается на электрон, протон и нейтрино.

Вместе с нейтронами протоны образуют ядра всех химических элементов. Число протонов в атомном ядре отвечает порядковому номеру таблицы Д.И.Менделеева.

Сила взаимодействия между двумя протонами определяется законом Кулона. Это взаимодействие осуществляется посредством электрического поля, создаваемого протонами. Такая зависимость от расстояния отражает дальнодействующий характер электромагнитного взаимодействия. У него неограниченный радиус действия в отличие от короткодействующих (близкодействующих) сильного 10^-15 м и слабого 10^-17 м взаимодействий. Электромагнитные взаимодействия могут приводить как к притяжению протоном электрона, так и отталкиванию меду электронами и протонами. Ускоренно движущийся протон излучает электромагнитные волны.

Рис. 3.1.1 Схема возникновения кварков из соударения электронов и позитронов

В составе протона и нейтрона присутствуют два сорта кварков: u и d; u –кварк имеет электрический заряд 2/3e и d-кварк, соответственно, – 1/3е, где e – элементарный заряд, например, заряд протона. Нейтрон n состоит из трех кварков (u, d, s), а протон р также из трех кварков, но в другой комбинации.

Другие адроны также состоят из кварков, например, отрицательно заряженный p-мезон – (d), где черта над u означает антикварк, имеющий противоположные своему кварку заряды. Например, электрический заряд антикварка равен 2/3е.

Кварки – гипотетические частицы, из которых, как предполагается, могут состоять все известные элементарные частицы, участвующие в сильных взаимодействиях. Это взаимодействие удерживает их внутри соответствующей частицы с помощью глюонного поля. Кварки вместе с глюонами являются переносчиками сильных взаимодействий..

Причина сильного взаимодействия заключается в том, что кроме электрического заряда кварки имеют еще новый заряд, получивший название цветного, который приводит к появлению сил, связывающих кварки в адроны.

Лептоны (электрон, например, и его античастица позитрон) таким зарядом не обладают. Они нейтральны или говорят – бесцветны и поэтому не подвержены сильному взаимодействию.

В адроне (например, в протоне или нейтроне) цветные заряды составляющих их кварков скомпенсированы, и наблюдаемые частицы также являются бесцветными. В бесцветности всех наблюдаемых частиц и состоит поразительное свойство сильных взаимодействий цветных кварков.

На протяжении нескольких последних лет были проведены очень точные экспериментальные исследования промежуточного бозона Z⁰, на основе которых был предсказан, и в последствии (1995 г.) открыт t-кварк, представляющий собой самую тяжелую элементарную частицу⁶.

Переносчиками слабого взаимодействия являются бозоны. Электромагнитные взаимодействия соответствуют широкому кругу явлений, связанному с электромагнитным полем (закон Кулона, магнитные явления, электромагнитные волны). Выяснилось, что слабые взаимодействия, приводящие к распадам многих частиц, подобны электромагнитным, но приводят к силам, которые в отличие от дальнодействующих, кулоновских, являются краткодействующими. Краткодействие означает, что частицы, соответствующие полям, осуществляющим перенос взаимодействий, имеют массу не нулевую, как фотоны, а определенную, причем очень большую. Это так называемые промежуточные бозоны (W⁺,W^-, Z).

Гипотеза кварков зародилась в 1963 – 1964 годах. «Изобретатели» кварков Гелл-Ман и Цвейг поначалу были уверены в существовании трех разных кварков и наделили их дробными электрическими зарядами, равными 2/3 или 1/3. Поначалу не было уверенности в реальном существовании кварков, они представлялись некоторой моделью, удобной для классификации сильно взаимодействующих частиц. Сегодня можно утверждать, что существует шесть типов кварков или, как часто говорится для удобства определения, шесть ароматов, обозначаемых буквами: u, d, s, c, b, t ⁷. Каждый кварк имеет свой антикварк, и, кроме того, все они могут быть трех разновидностей, условно названных цветом (красный, зеленый, синий – red, green, blue; антикварки, соответственно, «окрашены» в дополнительные цвета: желтый, аквамариновый, пурпурный – yellow, cyan, magenta). Три кварка, составляющих барион, обязательно имеют три разных цвета.

Фундаментальные частицы, входящие в фундаментальную схему строения вещества

Лептоны

Название частицы	Символ	Масса покоя, МэВ/с2	Электрический заряд
Электронное нейтрино	νeμτ	около 0; 0,511	0 ; -1
Мюонное нейтрино	νμ μ или μ-		0 ; -1
Тау- нейтрино	ντ		0
Тау- лептон	τ или τ-		-1
Электрон

Таблица 3.1.1-3

Адроны
барионы: протон р, нейтрон n, гипероны: Λ,Σ,Ξ,Ω	мезоны: π- мезоны, К-мезоны

Кварки

Название частицы	Символ	Масса покоя, МэВ/с2	Электрический заряд
UP; DOWN	u; d	310; 310	0; -1
CHARM; Strange	c; s	1500; 505	0; -1
TOP/TRUTH	t	Больше 22500; гипотетическая частица	0
BOTTOM/BEATY	b	Около 5000	- 1

Взаимодействия

Взаимодействие	Радиус действия	Интенсивность на расстоянии 10-13 см по сравнению с сильным взаимодействием
Гравитационное	Бесконечный	10-38
Электромагнитное	Бесконечный	10-2
Слабое	Меньше	10{-13]
Сильное	ряд	1

Переносчики взаимодействия

Переносчик взаимодействия	Масса покоя ГэВ/c2	Спин	Электрический заряд	Примечания
Гравитон	0	2	0	Гипотетическая частица
Фотон	0	1	0	Наблюдались непосредственно
Промежуточные W+	81	1	+1	Наблюдались непосредственно
бозоны: W-	81	1	-1	Наблюдались непосредственно
бозоны: Z-	93	1	0	Наблюдались непосредственно
Глюоны	0	1	0	Постоянно «заперты»

Взаимодействуя между собой, кварки обмениваются квантами полей, названных глюонными. Введено восемь таких полей. Существование их обнаружено экспериментально.

Как уже говорилось, кварки могут пребывать только в составе адронов и в свободном состоянии не существуют («невылетание» или конфайнмент).

Ссылки