Понятие элементарности

Лекция 10. Элементарные частицы.

Понятие элементарности было сформулировано ещё древними греками и в переводе означает неделимый, первичный. Ещё совсем недавно в начале 20-го века под элементарной частицей понимали атом, который лежал в основе созданной Менделеевым периодической системы элементов.

Открытие Беккереля (1896г.), а затем опыты Резерфорда (1911г.) показали, что атом не является элементарным, а состоит в свою очередь из ядра и электронной оболочки. Последующие открытия, сделанные в конце 20-х годов начале 30-х годов прошлого столетия показали, что и само ядро атома не является элементарным образованием, а само в свою очередь состоит из протонов и нейтронов. По мере развития экспериментальной базы как по ускорителям, так и по регистраторам (детекторам) стало ясно, что протоны и нейтроны также являются сложными образованиями, состоящими из кварков, скреплённых ядерным клеем –глюонами. В современной физике термин «элементарная частица» обычно употребляется не в своём точном значении, а менее строго –для наименования большой группы мельчайших частиц материи, подчинённых условию, что они не являются атомами или атомными ядрами (исключение составляет протон).

В настоящее время список элементарных частиц, включая их античастицы, составляет более 500 наименований. Наличие античастиц вытекает из закона зарядовой симметрии, который гласит, что законы природы не меняются при смене всех зарядов частиц на противоположные. Здесь слово заряд понимается в широком смысле (электрический, барионный, лептонный, странный и т.д.). В эту группу помимо протона входят: нейтрон, электрон, мюон, t-мезон, нейтрино трёх типов (электронное, мюонное и t -нейтрино), p-мезон; а также странные частицы (гипероны и К-мезоны), разнообразные резонансы, мезоны со скрытым очарованием (J/y, y’ и др.), «очарованные» частицы, ипсилон- частицы (¡), «красивые» частицы, промежуточные векторные бозоны (W^±, Z⁰). Большинство перечисленных частиц не удовлетворяет строгому определению элементарности, поскольку, по современным представлениям они (в частности, протон и нейтрон) являются составными системами. Общее свойство всех этих частиц заключается в том, что они являются специфическими свойствами существования материи, не ассоциированной в ядра и атомы (иногда по этой причине их называют «субъядерными» частицами).

В соответствии со сложившейся практикой термин «элементарная частица» употребляется в качестве общего названия субъядерных частиц. Ниже при обсуждении частиц, претендующих на роль первичных элементов материи, будет использоваться термин «истинно элементарная частица».