.

Курс лекций по ядерной физике, физика атомного ядра и частиц

Кварки, лептоны, калибровочные бозоны

На современном уровне знания фундаментальными частицами вещества считаются кварки и лептоны. Они имеют полуцелый спин и являются фермионами. Из кварков состоят адроны. Кроме кварков и лептонов существуют частицы с целым значением спина, переносящие взаимодействие между фундаментальными частицами. Эти частицы получили название калибровочных бозонов.
Лептоны не участвуют в сильных взаимодействиях, имеют спин 1/2 и лептонные заряды Le, , .

Калибровочные бозоны

Взаимодействие

Характерная
константа
взаимодействия

Кванты
(калибровочные
бозоны)

Масса
кванта
(ГэВ)

Характерные масштабы расстояний (см)

Сильное

1

g (глюон)

0

~ 10-13

Электромагнитное

10-2

гамма

<2·10-16

Слабое

10-6

w- ,w+

80.39

10-16

Z

91.19

Гравитационное

10-38

гравитон (?)

ЛЕПТОНЫ (J=1/2)

Частица

Масса, МэВ

Время жизни

Лептонный заряд

Основные моды распада

Le

neutrinoe

< 7·10-6

Стабильно

+1

0

0

< 0.17

Стабильно

0

+1

0

< 18

Стабильно

0

0

+1

e-

0.511

> 4.3·1023 лет

+1

0

0

мю-

105.66

2.2·10-6 с

0

+1

0

eneutr2.gif (842 bytes)aneutrino.gif (62 bytes)

tau-

1777

2.9·10-13 с

0

0

+1

адроны+neutrino, мюneutrinoantineutrino, eneutrinoantineutrino

КВАРКИ

Характеристика

Тип кварка

duscbt
Электрический заряд Q

-1/3

+2/3

-1/3

+2/3

-1/3

+2/3

Барионное число B

1/3

1/3

1/3

1/3

1/3

1/3

Спин J

1/2

1/2

1/2

1/2

1/2

1/2

Четность P

+1

+1

+1

+1

+1

+1

Изоспин I

1/2

1/2

0

0

0

0

Проекция изоспина I3

-1/2

+1/2

0

0

0

0

Странность s

0

0

-1

0

0

0

Charm (очарование) c

0

0

0

+1

0

0

Bottomness (beauty) b

0

0

0

0

-1

0

Topness (truth) t

0

0

0

0

0

+1

Масса в составе адрона, ГэВ

0.33

0.33

0.51

1.8

5

180

Масса "свободного" кварка, ГэВ

0.007

0.005

0.15

1.3

4.1-4.4

174

Каждый тип кварка имеет еще одно квантовое число - цвет, которое может принимать три значения - красный, синий и зеленый. Сильное взаимодействие кварка не зависит от его цветового состояния, т.е. оно одинаково для всех трех цветов. Поскольку адроны состоят из кварков, то структура адронов в основном определяется сильным и электромагнитным взаимодействием кварков.


На главную