Законы теплового излучения Фотоэффект Квантовый гармонический осциллятор Операторы энергий Ядерная  модель атома Спин  электрона Квантовые  генераторы Бозоны  и фермионы Зонная  теория твёрдых тел Электропроводимость  металлов


Курс лекций по физике

Систематика элементарных частиц

Бозоны и фермионы

Бозоны – частицы с нулевым или целочисленным спином (фотон, мезон, и др.).

Фермионы – частицы с полуцелым спином (электрон, мюон, таон, нейтрино, протон, нейтрон и др.).

По времени жизни τ элементарные частицы подразделяются на

 Стабильные (протон, фотон, электрон и нейтрино);

 Квазистабильные (τ > 10-20c), распадающиеся за счёт электромагнитного или слабого взаимодействия.

 Резонансы (τ ~ 10-23c), распадающиеся за счёт сильного взаимодействия.

Классификация элементарных частиц

  Переносчики взаимодействия:

Фотоны – переносчики электромагнитного взаимодействия;

W и Z – бозоны – переносчики слабого взаимодействия;

Глюоны – переносчики сильного взаимодействия;

Гравитоны – гипотетические переносчики гравитационного взаимодействия.

 Лептоны – частицы, не участвующие в сильных взаимодействиях и имеющие спин ½ (электроны, мюоны, таоны и соответствующие им нейтрино). Лептоны принимают участие в слабых и электромагнитных (кроме нейтрино) взаимодействиях. У всех лептонов не обнаружена внутренняя структура.

 Адроны – частицы, участвующие в сильных взаимодействиях. Самая многочисленная группа частиц. Как правило, они участвуют и в электромагнитных и слабых взаимодействиях. Адроны подразделяются на:

Мезоны – адроны с нулевым или целочисленным спином (бозоны);

Барионы – частицы с полуцелым спином (фермионы) и массой, не меньше массы протона.

 – ламбда-гиперон

 – сигма-гиперон

 – кси-гиперон

Законы сохранения

Законы сохранения играют особо важную роль в физике элементарных частиц.

1) Они не только ограничивают последствия различных взаимодействий, но определяют так же все возможности этих последствий, и поэтому отличаются высокой степенью предсказательности.

2) В этой области физики открытие законов сохранения опережает создание последовательной теории. Многие законы сохранения для элементарных частиц уже установлены из опыта, а соответствующие фундаментальные законы их поведения ещё неизвестны. Поэтому законы сохранения играют здесь главную роль и позволяют анализировать процессы, механизм которых ещё не раскрыт.

Кроме законов сохранения энергии, импульса и момента импульса существуют законы сохранения пяти зарядов:

электрического (Q),

барионного (В) и

трёх лептонных (Le), (Lμ), (Lτ).

Барионный заряд

В = +1 для барионов (нуклонов и гиперонов)

В = – 1 для антибарионов

  В = 0 для всех остальных частиц.

 В замкнутой системе для всех процессов с участием барионов и антибарионов суммарный барионный заряд будет сохраняться.

Согласно этому закону, например, протон р не может превратиться в позитрон  и фотон γ , хотя это не запрещено законами сохранения энергии, импульса, момента и электрического заряда (у протона В = 1, а у позитрона и γ-кванта В = 0).

Из этого же закона следует, что антибарион может рождаться только в паре со своим барионом. Например:

 .

Лептонные заряды:

электронный Le (для  е и νе);

мюонный Lμ (для μ и νμ);

таонный  Lτ (для τ и ντ).

 – электронное, мюонное и таонное нейтрино, которые являются разными.

25 – 6

Le = Lμ = Lτ = +1 для лептонов ()

Le = Lμ = Lτ = – 1 для антилептонов ()

Le = Lμ = Lτ = 0  для всех остальных элементарных частиц.

 В замкнутой системе при любых процессах разность между числом лептонов и антилептонов сохраняется.

 Например, закон сохранения лептонного заряда требует, чтобы при распаде нейтрона

.

 Для гиперонов применяется ещё такая квантовая характеристика как странность – S.

 S = – 1 у 

 S = – 2 у 

S = – 3 у 

У соответствующих античастиц странность одинакова по модулю но имеет знак « + ».

В сильных и электромагнитных взаимодействиях странность сохраняется, а в слабых меняется на .


Собственная и примесная  проводимость полупроводников