Готовый перевод String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: Looking into the Types of Particles

Изучение типов частиц

Физики обнаружили большое число частиц, и оказалось полезным то, что они могут быть разбиты на категории, основанные на их свойствах.

Физики нашли множество способов сделать это, но в следующих параграфах я кратко рассмотрю некоторые из самых значимых для теории струн категорий.

Согласно квантовой механике, частицы имеют свойство, известное как спин.

Он описывает не действительное движение частицы, а только в смысле квантовой механики, и указывает на то, что частица всегда взаимодействует с другими частицами так, как будто бы она вращается определённым образом.

В квантовой физике спин имеет числовое значение, которое может быть либо целым (0, 1, 2 и т.д), либо полуцелым (1/2, 3/2 и т.д).

Частицы, которые имеют целочисленный спин, называются бозонами, тогда как частицы с полуцелым спином названы фермионами.

Частицы взаймодействий: бозоны

Бозоны, названные в честь Шатьендраната Бозе - это частицы, имеющие целое значение квантового спина.

Бозоны, как известно, выступают в квантовой теории поля в качестве переносчиков взаимодействий, как фотон на рис. 8-3.

Стандартная модель физики элементарных частиц предсказывает пять элементарных бозонов, четыре из которых были обнаружены:

Фотон

Глюон (существует восемь типов глюонов)

Z-бозон

W-бозон (на самом деле есть две частицы - W+ и W- бозоны)

Бозон Хиггса (который ещё не был найден)

Кроме того, многие физики полагают, что, вероятно, существует бозон, названный гравитоном, отвечающий за гравитацию.

Связь этих бозонов с фундаментальными физическими взаимодействиями освещается в разделе "Калибровочные бозоны: частицы, удерживающие другие частицы вместе" далее в этой главе.

Составные бозоны также могут существовать; они формируются посредством объединения чётного числа различных фермионов.

Например, атом углерода-12 содержит шесть протонов и шесть нейтронов, все из которых являются фермионами.

Ядро углерода-12 является, следовательно, составным бозоном.

Мезоны, с другой стороны - это частицы, состоящие точно из двух кварков, так что они тоже являются составными бозонами.

Частицы материи: фермионы

Фермионы, названные в честь Энрико Ферми - это частицы, которые имеют полуцелое значение квантового спина.

В отличие от бозонов, они подчиняются принципу исключения Паули, который говорит, что несколько фермионов не могут одновременно существовать в одном и том же квантовом состоянии.

В то время как бозоны рассматриваются как посредники для фундаментальных природных взаимодействий, фермионы - это чуть более "твёрдые" частицы, которые мы склонны рассматривать в качестве частиц материи.

Кварки являются фермионами.

В дополнение к кваркам, существует второе семейство фермионов, названное лептонами.

Лептоны - это элементарные частицы, которые не могут (насколько известно учёным) быть разбиты на меньшие частицы.

Электрон является лептоном, однако Стандартная модель физики элементарных частиц говорит нам, что в настоящее время существует три поколения частиц, каждое тяжелее предыдущего.

(Три поколения частиц были теоретически предсказаны прежде, чем найдены в экспериментах - великолепный пример того, как в квантовой теории поля теория может предшествовать эксперименту.)

Кроме того, в каждом поколении частиц есть два аромата кварков.

В таблице 8-1 показаны 12 типов фундаментальных фермионов, все из которых были найдены.

Числа в таблице 8-1 - это масса, с точки зрения энергии, для каждой из известных частиц.

(Нейтрино имеют виртуальную, но не действительную, нулевую массу.)

Таблица 8-1. Семейства элементарных частиц-фермионов

Кварки

Лептоны

Первое поколение

Верхний кварк

3 МэВ

Нижний кварк

7 МэВ

Электронное нейтрино

Электрон

0.5 МэВ

Второе поколение

Очарованный кварк

1.2 ГэВ

Странный кварк

120 МэВ

Мюонное нейтрино

Мюон

106 МэВ

Третье поколение

Истинный кварк

174 ГэВ

Прелестный кварк

4.3 ГэВ

Тау-нейтрино

Тау

1.8 ГэВ

Существуют также, конечно, составные фермионы, появляющиеся, когда нечётное число фермионов объединяется для создания новой частицы, так же, как протоны и нейтроны образованы соединением кварков.

Внимание! Этот перевод, возможно, ещё не готов.
Его статус: перевод редактируется

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/38781/145378

Переводчики: ilves_ArtO