* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

987 ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ 988 система Эмпедокла отразила наивную попытку о б ъ я с н и т ь всю с л о ж н о с т ь б ы т и я к о м б и н а ц и я м и четы­ рех э л е м е н т о в , и л и ч е т ы р е х с т и х и й . Т . о б р . , п е р в ы м и Э. ч . б ы л и в о з д у х , в о д а , з е м л я и о г о н ь . В н а у ч н ы х п р е д с т а в л е н и я х 19 в . р о л ь Э. ч . и г р а л и атомы различных элементов. Проникновение в недра а т о м а , и с с л е д о в а н и е свойств а т о м н ы х я д е р снова п р и ­ вело к пересмотру природы кирпичей мироздания. В н а ч а л е 30-х г г . 20 в . б ы л и и з в е с т н ы т р и Э. ч.— элек­ трон, протон и нейтрон, к - р ы х к а з а л о с ь в п о л н е дос­ таточно для объяснения строения материального мира. К р о м е того, б ы л и и з в е с т н ы фотоны, и л и к в а н т ы э л е к т ­ р о м а г н и т н о г о п о л я — Э. ч . , л и ш е н н ы е м а с с ы п о к о я . О д н а к о эта и д и л л и ч . к а р т и н а с т р о е н и я в е щ е с т в а п р о с у щ е с т в о в а л а очень н е д о л г о . О д н а з а д р у г о й с т а л и обнаруживаться все новые и новые частицы, имевшие те ж е о с н о в а н и я н а з ы в а т ь с я Э. ч . , что и п р о т о н , н е й т ­ р о н , э л е к т р о н . К середине 60-х г г . 20 в . ч и с л о ч а с т и ц , к-рые п о т р а д и ц и и п р и н я т о н а з ы в а т ь Э. ч . , с о с т а в и л о б о л е е 150 и н е п р е р ы в н о в о з р а с т а е т . П о к а не существует сколько-нибудь последователь­ ной и строгой т е о р и и , к - р а я о б ъ я с н я л а бы с у щ е с т в о в а ­ ние и з в е с т н ы х Э. ч. и п р и с у щ и х и м особенностей. И м е е т с я н е с к о л ь к о способов к л а с с и ф и к а ц и и Э. ч . , к - р ы е в основном и с х о д я т и з с о п о с т а в л е н и я и з в е с т н ы х э м п и р и ч . ф а к т о в . В основе одной и з к л а с с и ф и к а ц и й Э. ч. л е ж и т п р е д с т а в л е н и е о с и л е в з а и м о д е й с т в и я , т. е. о в е л и ч и н е с и л , к - р ы е д е й с т в у ю т м е ж д у Э. ч. И з в е с т н ы т р и т и п а в з а и м о д е й с т в и я Э. ч . : с и л ь н ы е , или ядерные, электромагнитные и слабые. И з н и х хорошо изучены к настоящему времени лишь элек­ тромагнитные взаимодействия, играющие основную р о л ь в строении атомов и м о л е к у л . Детальные свойства с и л ь н ы х и с л а б ы х в з а и м о д е й с т в и й и с с л е д о ­ в а н ы д а л е к о н е п о л н о с т ь ю . П о - с у щ е с т в у , у ж е сами н а з в а н и я этих в з а и м о д е й с т в и й ( с и л ь н ы е , слабые) в з н а ч и т е л ь н о й степени и с ч е р п ы в а ю т т о , ч т о и з в е с т н о об и х п р и р о д е . Сила в з а и м о д е й с т в и й х а р а к т е р и з у е т с я т. н . к о н с т а н ­ т а м и , к - р ы е я в л я ю т с я своего р о д а «зарядами» Э. ч . по о т н о ш е н и ю к этим в з а и м о д е й с т в и я м (в с л у ч а е э л е к ­ т р о м а г н и т н ы х с и л — это о б ы ч н ы й э л е к т р и ч . з а р я д ) . С и л ь н ы м в з а и м о д е й с т в и я м отвечает к о н ­ станта =i=l; э т и в з а и м о д е й с т в и я х а р а к т е р и з у ю т с я м а ­ л ы м р а д и у с о м д е й с т в и я (ок. 1 0 " еж) и п р о т е к а ю т з а очень к о р о т к и е п р о м е ж у т к и в р е м е н и ( о к . 1 0 ~ сек). Э л е к т р о м а г н и т н ы е в з а и м о д е й с т ­ в и я слабее с и л ь н ы х п р и м е р н о в 100 р а з , и х р а д и у с д е й с т в и я бесконечен, а п р о т е к а ю т о н и з а в р е м я , к а к п р а в и л о , п р е в ы ш а ю щ е е 1 0 ~ сек. В е л и ч и н а с л а б ы х в з а и м о д е й с т в и й меньше сильных примерно в 1 0 раз, эти взаимодействия характери­ з у ю т с я конечным р а д и у с о м д е й с т в и я и в р е м е н е м , п р е в ы ш а ю щ и м 10 ~ сек. В соответствии с т и п о м в з а и м о д е й с т в и й , п р и с у щ и м Э. ч . , и х д е л я т н а т р и к л а с с а . К п е р в о м у к л а с с у п р и ­ н а д л е ж и т одна е д и н с т в е н н а я Э. ч.— ф о т о н , т . е. квант электромагнитного излучения. Фотоны участ­ вуют только в электромагнитных взаимодействиях (в д е й с т в и т е л ь н о с т и , в с е Э. ч. п о д в е р ж е н ы действию с и л ы т я ж е с т и ; о д н а к о до п о с л е д н е г о в р е м е н и счита­ лось, что гравитационное взаимодействие не играет с к о л ь к о - н и б у д ь з а м е т н о й р о л и в м и р е Э. ч . ) . В т о р о й класс составляют частицы, носящие название л е п т о н о в и участвующие в слабых взаимодействиях. Естественно, что лептоны, наделенные электрич. зарядом, участвуют и в электромагнитных взаимодей­ ствиях. Лептоны разделяются н а два семейства: элект­ р о н н о е , в к-рое в х о д я т э л е к т р о н и э л е к т р о н н о е нейт­ рино, и мюонное (ц-мезонное), в к-рое входят мюон (ц-мезон) и мюонное н е й т р и н о (см. Нейтрино). Тре­ т и й , самый о б ш и р н ы й , к л а с с , с о с т а в л я ю т ч а с т и ц ы , у ч а с т в у ю щ и е в с и л ь н ы х в з а и м о д е й с т в и я х , т. н . а д 1 8 2 3 1 6 1 3 1 0 р о н ы . А д р о н ы у ч а с т в у ю т т а к ж е в с л а б ы х , а п р и на­ л и ч и и э л е к т р и ч . з а р я д а и в э л е к т р о м а г н и т н ы х взаимо­ д е й с т в и я х . А д р о н ы т а к ж е р а з д е л я ю т с я н а д в а семей­ с т в а : м е з о н н о е и б а р и о н н о е . Т о о б с т о я т е л ь с т в о , что мезоном был н а з в а н один и з л е п т о н о в (ц-мезон) объяс­ н я е т с я с в о е г о рода «историческим заблуждением», к о г д а в н о в ь о т к р ы т у ю ч а с т и ц у о ш и б о ч н о отождествили с п р е д с к а з а н н ы м т е о р е т и ч е с к и а д р о н о м . Б а р и о н ы, в свою о ч е р е д ь , п о д р а з д е л я ю т с я н а д в е г р у п п ы : нук­ лоны, к к - р ы м п р и н а д л е ж а т п р о т о н и н е й т р о н , и ги­ пероны — б а р и о н ы с м а с с а м и , п р е в ы ш а ю щ и м и массы нуклонов. У д и в и т е л ь н а я о с о б е н н о с т ь Э. ч . состоит в том, что х о т я н и одна ч а с т и ц а н е м о ж е т с ч и т а т ь с я построенной и з д р у г и х Э . ч . , все о н и с п о с о б н ы к в з а и м н ы м превра­ щ е н и я м . Л ю б а я Э. ч . м о ж е т р о ж д а т ь с я и п о г и б а т ь в р е з у л ь т а т е с и л ь н ы х , э л е к т р о м а г н и т н ы х и с л а б ы х взаи­ м о д е й с т в и й с д р у г и м и ч а с т и ц а м и . Б о л е е т о г о , кроме э л е к т р о н а , п р о т о н а и ч а с т и ц , л и ш е н н ы х м а с с ы покоя (т. е. фотона и д в у х н е й т р и н о ) , в с е п р о ч и е Э. ч. не­ с т а б и л ь н ы . Это о з н а ч а е т , ч т о , б у д у ч и предоставлены с а м и м себе, п о ч т и все Э. ч. с у щ е с т в у ю т л и ш ь конечный период времени, одни — очень маленький, другие — в е с ь м а п р о д о л ж и т е л ь н ы й , в к о н е ч н о м и т о г е испытывая р а с п а д , с х о д н ы й п о своей п р и р о д е с р а д и о а к т и в н ы м рас­ п а д о м я д е р . П р и р а с п а д е к а к о й - л и б о Э. ч. э т а частица и с ч е з а е т , а вместо н е е п о я в л я ю т с я д р у г и е Э. ч. В с о о т в е т с т в и и со способом р а с п а д а Э. ч . д е л я т н а ква­ з и с т а ц и о н а р н ы е , т. е. о т н о с и т е л ь н о д о л г о ж и в ущие и к о р о т к о ж и в у щ и е , и л и резонансы. В т а б л и ц е п р и в е д е н ы о с н о в н ы е х а р а к т е р и с т и к и долгож и в у щ и х Э.ч. И х в р е м е н а ж и з н и п р е в ы ш а ю т , к а к пра­ в и л о , 1 0 ~ сек, т. к . р а с п а д э т и х ч а с т и ц обусловлен т о л ь к о э л е к т р о м а г н и т н ы м и л и с л а б ы м взаимодействи­ ем. С у щ е с т в у ю т т а к ж е м н о г о ч и с л е н н ы е к о р о т к о ж и в у щ и е ч а с т и ц ы , б ы с т р ы й р а с п а д к - р ы х о б у с л о в л е н силь­ ным взаимодействием и происходит за в р е м я порядка 10-32—1Q-23 ^ в с т и ц ы п р и н а д л е ж а т к се­ м е й с т в у а д р о н о в . У всех Э. ч . с у щ е с т в у ю т античас­ тицы. О с н о в н ы м и х а р а к т е р и с т и к а м и Э. ч. я в л я ю т с я их м а с с а п о к о я , з а р я д , м е х а н и ч . момент ( с п и н ) , в н у т р е н ­ н я я ч е т н о с т ь и д р . И з в е с т н ы т р и Э. ч . с м а с с о й п о к о я , р а в н о й н у л ю . Это — ф о т о н , э л е к т р о н н о е и мюонное н е й т р и н о . Масса п о к о я л е г ч а й ш е й ч а с т и ц ы — элект­ р о н а , э к в и в а л е н т н а э н е р г и и 0,51 Мэв, тогда к а к массы п о к о я н а и б о л е е т я ж е л ы х Э. ч . п р е в ы ш а ю т 2 - 1 0 Мэв. Э л е к т р и ч . з а р я д ы б о л ь ш и н с т в а Э. ч, р а в н ы п о вели­ ч и н е з а р я д у э л е к т р о н а . О д н а к о среди к о р о т к о ж и в у щ и х ч а с т и ц и м е ю т с я ч а с т и ц ы и с з а р я д о м , р а в н ы м удво­ е н н о м у з а р я д у э л е к т р о н а (Д / ). К р о м е т о г о , Э. ч. приписывается р я д специфич. характеристик. Т а к , всем б а р и о н а м п р и п и с ы в а е т с я б а р и о в н ы й з а р я д , или б а р и о н н о е ч и с л о , р а в н ы й + 1 , а а н т и б а р и о н а м — 1. Б а р и о н н ы й з а р я д ч а с т и ц , н е в х о д я щ и х в семейство б а р и о н о в , р а в е н н у л ю . Л е п т о н а м , в х о д я щ и м в элект­ р о н н о е семейство, п р и п и с ы в а е т с я с п е ц и ф и ч . электронно-лептонный з а р я д , равный + 1 д л я электрона и нейтрино и —1 для позитрона и антинейтрино. Чле­ н ы м ю о н н о г о семейства о б л а д а ю т м ю о н н о - л е п т о н н ы м з а р я д о м , р а в н ы м + 1 д л я и." и и — 1 д л я U.+ и v^. Та­ к и м о б р а з о м , н а л и ч и е того и л и и н о г о с п е ц и ф и ч . з а ­ ряда просто удостоверяет принадлежность Э. ч. к с о о т в е т с т в у ю щ е м у семейству. В в е д е н и е э т и х специфич. з а р я д о в п о з в о л и л о о б ъ я с н и т ь р я д свойств Э. ч . Ока­ залось, что н а р я д у с законом сохранения электрич. з а р я д а в п р и р о д е с у щ е с т в у ю т и з а к о н ы с о х р а н е н и я бар и о н н о г о и обоих л е п т о н н ы х з а р я д о в . П е р в о с т е п е н н о е з н а ч е н и е з а к о н а с о х р а н е н и я э л е к т р и ч . з а р я д а состоит в т о м , ч т о он обеспечивает а б с о л ю т н у ю устойчивость э л е к т р о н а : д е й с т в и т е л ь н о , в п р и р о д е н е существует б о л е е л е г к и х л е п т о н о в , н е с у щ и х тот ж е э л е к т р и ч . з а р я д , н а к - р ы е м о г б ы р а с п а д а т ь с я э л е к т р о н . Точно 1 в сек с е э т и ч а 3 э 2