Свойства элементарных частиц 2 часть

Точно так же невозможно в макроскопических масштабах увидеть дискретность потока газа, поскольку он состоит из молекул, а молекулы слишком малы. Поэтому поток газа воспринимается не как полет корпускул, а как непрерывный поток сплошной субстанции.

Обычно, когда говорят о внутреннем моменте количества движения или спине частицы, размерную константу Планка отбрасывают, а называют просто полуцелое число, на которое множится эта константа. Так, спин электрона равен половине (h/2). Спин фотона равен единице. Спин протонов, нейтронов, мюонов и нейтрино также равен половине. А спин, пионов и нейтральных и заряженных равен нулю. Очень интересно, что квантовые объекты, даже безмассовые, могут обладать спином (у фотона — единица, а у нейтрино — половина). Если бы в микромире правили законы классической механики, это было бы невозможно.
У частиц есть еще такие важные характеристики, как пространственные четности, но о них речь пойдет ниже. А сейчас речь пойдет о другой группе свойств частиц — об их зарядах. Мы уже говорили об электрическом заряде. Элементарные частицы могут обладать либо положительным, либо отрицательным электрическим зарядом, либо быть нейтральными. Основные свойства электрического заряда — это его неизменность и аддитивность. Это значит, что заряд двух частиц, рассматриваемых вместе, всегда в точности равен сумме зарядов каждой из частиц. Это свойство очень важное и вытекает только из эксперимента. Например, масса не обладает таким свойством. Масса ядра, как целого, не равна сумме масс всех его составляющих протонов и нейтронов. Существует разница, называемая дефектом масс. С электрическим зарядом ничего подобного нет. Но не только электрический заряд обладает свойством аддитивности и удовлетворяет закону сохранения. Есть и другие характеристики элементарных частиц, удовлетворяющие этим двум требованиям. Их тоже называют зарядами, только другими. Прежде всего, барионный заряд. Что это такое?
Задумаемся над вопросом, почему стабилен протон. Ведь это довольно тяжелая частица. А мы знаем, что все системы, классические и квантовые, стремятся прийти в состояние с минимальной энергией (согласно формуле Эйнштейна Е=mc2 это эквивалентно состоянию с наименьшей массой). Поэтому многие тяжелые частицы  разваливаются» на более легкие. Почему не «разваливается» электрон, мы знаем - более легких частиц нет. На фотоны или нейтрино "разваливаться" нельзя, поскольку у них нет электрического заряда, который, как мы знаем, должен сохраняться. Но почему не развалиться протону на более легкие частицы с участием мюонов, пионов или позитронов? Можно придумать способ распада протонов, чтобы выполнялся закон сохранения электрического заряда, импульса, энергии и спина. Тем не мейее таких распадов нет. Значит, существует нечто вроде электрического заряда, закон сохранения которого не позволяет идти таким распадам. Это нечто назвали барионным зарядом. Барионный заряд отвечает за неизменность общего числа тяжелых частиц в замкнутой системе. У протона и нейтрона барионный заряд равен единице, а у легких пионов, мюонов, электронов и безмассовых частиц он равен нулю. Барионный заряд системы из нескольких протонов и нейтронов равен числу этих тяжелых частиц, таким образом, барионный заряд аддитивен, и никакого дефекта барионного заряда не наблюдается. Следовательно, этот заряд очень похож по своим свойствам на электрический заряд. Однако имеется одно очень существенное отличие. Электрический заряд не только обладает свойством аддитивности и сохранения, ,но и служит источником сил электрической природы. Так, два электрических заряда либо отталкиваются, либо притягиваются. Барионный заряд не служит источником каких-либо сил (во всяком случае так сейчас считается). Его единственная функция в природе — сохранять неизменным полное число тяжелых частиц — барионов. Так называют частицы, обладающие барионным зарядом. Отметим, что у античастиц барионный заряд отрицателен. Так, у антипротонов и антинейтронов этот заряд равен минус единице.

 


Свойства элементарных частиц
Свойства элементарных частиц 3 часть

111