Частицы и поля как фундаментальные абстракции современной физики

Элем. частицы - субстанции, из которых образуется материя. Развитие физики => изменяются (сначала атомы, потом ядра, нуклоны, кварки); может, и нет вовсе никаких элементарных частиц. Это мельчайшие наблюдаемые частицы. Являются элементарными возбуждениями (квантами) физических полей (могут испускаться и поглощаться).

Кварк — фундаментальная частица в Стандартной модели, обладающая электрическим зарядом, кратным e/3, и не наблюдающаяся в свободном состоянии, но входящая в состав адронов (сильно взаимодействующих частиц, таких как протоны и нейтроны). Кварки являются бесструктурными, точечными частицами; это проверено вплоть до масштаба примерно 5·10^−18 м, что примерно в 20 тысяч раз меньше размера протона.

В настоящее время известно 6 разных «сортов» (чаще говорят — «ароматов») кварков, свойства которых даны в таблице. Кроме того, для калибровочного описания сильного взаимодействия постулируется, что кварки обладают и дополнительной внутренней характеристикой, называемой «цвет». Каждому кварку соответствует антикварк с противоположными квантовыми числами.

Барио́ны (от греч. βαρύς — тяжёлый) — семейство элементарных частиц, сильно взаимодействующие фермионы, состоящие из трёх кварков (предполагается, но не доказано существование барионов из 5 и большего числа кварков, см. пентакварк). Барионы вместе с мезонами (последние состоят из чётного числа кварков) составляют группу элементарных частиц, участвующих в сильном взаимодействии и называемых адронами. Бозо́н (от фамилии физика Бозе) — частица с целым значением спина

4 типа взаимодействий:

1-гравит. (частица переносчик- гравитон; 1/r², радиус взаимодействия- бесконечность), 2-ЭлектроМагнитное (электроны с ядрами, атомы в молекулах; частица переносчик- фотон; относительная сила -1), 3-слаб. (бета-распад; вектор. частица переносчик- бозоны, радиус взаимодействия- 10^-18), 4-сильн. (нуклоны в ядрах; частица переносчик- глюон, 10^-15).

1,2-дальнодействующие, 3,4-близкодействующие

Элементарные частицы: адроны (барионы и мезоны) - участвуют в 1-4; лептоны (электрон, мюон, тау-лептон + античастицы) - в 1-3; калибровочные бозоны (глюоны, вектор. бозоны, фотон)

- всего ~ 350.

Классификая адронов: по времени жизни (стабильные, квазистабильные, резонансы), по квантовым числам, обусловленные симметрией (изоспин, странность strange, очарование charm, прелесть beauty).

=> кварки:

поколение 1 2 3

верх. u c t

ниж. d s и

Мезон=кварк+антикварк, барион=3 кварка (p=uud, n=ddu). Кварки 3-хцветны, спин 1/2, в свободном состоянии не существуют, связаны глюонами в адронах.

Возбуждение кварковых систем (вращательное, радиальное) => резонансы (неустойчивые частицы, распадающиеся под действием сильного взаимодействия).

Законы сохранения квантовых чисел => симметрия => принцип локальной калибровки инвариантности (инвариантность лагранжиана взаимодействия относительноно преобразованийй симметрии) => станд. м. (сильн. + электрослаб. взаимодействия). Элементарные частицы - кварки, лептоны, кал. барионы.