Элементарные частицы, типы взаимодействий

Вторичным космическим излучением называют излучение, которое образуется в результате взаимодействия первичного космического излучения с ядрами атомов земной атмосферы.

Во вторичном космическом излучении встречаются практически все известные элементарные частицы. При h<20 км всё космическое излучение, практически, является вто­ричным.

В составе вторичного космического излучения можно выделить два компонента: мягкий (сильно поглощается свинцом) и жесткий (обладает в свинце большой проника­ющей способностью).

Исследование космического излучения позволило на начальном этапе развития физики элементарных частиц получить основные экспериментальные данные, на которых базировалась эта область науки. С начала 50-х годов для исследования элементарных частиц стали применять ускорители (позволяют ускорить частицы до сотен гигаэлектрон-вольт), в связи с чем космическое излучение утратило свою исключительность при их изучении, оставаясь лишь основным «источником» частиц в области сверхвысоких энергий.

Элементарные частицы принято делить на три группы:

1) фотоны; эта группа состоит всего лишь из одной частицы — фотона — кванта электромагнитного излучения;

2) лептоны (от греч. «лептос» — легкий), участвующие только в электромагнитном и слабом взаимодействиях.

3) адроны (от греч. «адрос» — крупный, сильный). Адроны обладают сильным взаимодействием наряду с электромагнитным и слабым.

Для всех типов взаимодействия элементарных частиц выполняются законы со­хранения энергии, импульса, момента импульса и электрического заряда.

В последние годы увеличение числа элементарных частиц происходит за счёт поиска новых, более фундаментальных частиц на базе адронов. Гипотеза о существовании таких частиц, названных кварками, была высказана в 1964г.

Согласно современным представлениям, в природе осуществляется четыре типа фун­даментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.

Сильное, или ядерное, взаимодействие обусловливает связь протонов и нейтронов в ядрах атомов и обеспечивает исключительную прочность этих образований.

Электромагнитное взаимодействие характеризуется как взаимодействие, в основе которого лежит связь с электромагнитным полем. Этот тип взаимодействия яляется ответственным за существование атомов и молекул, обус­ловливая взаимодействие в них положительно заряженных ядер и отрицательно заря­женных электронов.

Слабое взаимодействие — наиболее медленное из всех взаимодействий, протека­ющих в микромире. Оно ответственно за взаимодействие отдельных групп частиц, происходящих с уча­стием нейтрино или антинейтрино.

Гравитационное взаимодействие присуще всем без исключения частицам, однако из-за малости масс элементарных частиц оно пренебрежимо мало и, по-видимому, в процессах микромира несущественно.

Сильное взаимодействие примерно в 100 раз превосходит электромагнитное и в 1014 раз — слабое!

Чем сильнее взаимодействие, тем с большей интенсивностью протекают процессы.

Как сильное, так и слабое взаимодейст­вия — короткодействующие. Радиус действия сильного взаимодействия составляет примерно 10–15 м, слабого — не превышает 10–19 м. Радиус действия электромагнит­ного взаимодействия практически не ограничен.