Примечание: распады гиперонов с испусканием лептонов не приводятся из-за их малой вероятности.

Античастицей (по отношению к данной частице) называют частицу, обладающую той же массой, спином, временем жизни, что и данная частица, но имеющую зарядовые квантовые числа и магнитные моменты противоположного знака.

Частица и античастица обычно рождаются парами. При встрече они аннигилируют (взаимно исчезают) образуя частицы, рождение которых зависит от энергии исходных частиц и не запрещено законами сохранения. Античастица обозначается той же буквой, но со знаком тильда ~ над ней. Например, античастицей электрона е ^- является позитрон е⁺.

Антипротон был обнаружен в 1956 г. Его заряд = - заряду протона, магнитный момент барионный заряд В = -1, Проекция изоспина . Порог рождения анитипротона в нуклон-нуклонных соударениях равен Гэв. Нейтрон имеет античастицу – антинейтрон , у которого электрический заряд = 0, но барионное число В = -1, схема распада . При встрече антинуклона с нуклоном происходит реакция аннигиляции -мезонов (95%) и К-мезонов (5%). При аннигиляции электрона и позитрона обычно возникают гамма- кванты

Истинно нейтральными частицами являются частицы не обладающие никакими зарядовыми квантовыми числами (электрический заряд Q, лептонный заряд L, барионный заряд B, cтранность S и др.). Это фотон , пи-ноль-мезон и др.

Кварковая модель адронов

Кварки и их характеристики. Кварковая структура мезонов и барионов

Если внимательно посмотреть на рис2.1., то можно увидеть, что декуплеты и октеты могут быть составлены из 3 частиц образующих треугольник (триплет). Гипотеза о том, что адроны построены из субчастиц, которые назвали кварками, впервые была выдвинута Гелл-Манном и независимо Цвейгом в 1964 г. Первоначально кварковая модель содержала три кварка и объясняла существование адронных супермультиплетов. Идея кварков подсказана унитарной симметрией. Самое простое представление группы SU (3) триплет. Название «кварк» якобы взято Гелл-Маном из фразы «Три кварка для мистера Кларка!» романа Джеймса Джойса «Поминки по Финнегану».

Кварки – бесструктурные частицы со спином ½ являющие составными элементами всех адронов. Обычные барионы состоят из трех кварков, а обычные мезоны из кварка и антикварка. Известны шесть сортов (ароматов) кварков: u, d, s, c, b, t. Общее обозначение , где i = 1,2,3, 4, 5, 6; α = 1, 2, 3. Каждый сорт кварков существует в трех состояниях определяемых цветом. Все кварки цветные.

Цвет α -квантовое число характеризующее кварки и глюоны. Кварки одноцветные, глюоны двухцветные. Цвет обеспечивает соблюдение принципа Паули для фермионов: в одном квантовом состоянии может находиться только один кварк.

Характеристики кварков:

Все кварки имеют барионное число дробное В = 1/3. Электрический заряд Q у них то же дробный: кварки u, c, t имеют положительный заряд Q = +2/3 e; кварки d, s, b, имеют отрицательный заряд Q = -1/3 e^-, где е^- = -1,6 10 ^-31 Кл – заряд электрона.

Сорт кварка характеризуется значением внутренних квантовых чисел входящих в состав электрического заряда Q: третья проекция изотопического спина T₃, странность S, очарование C, красота b, истинность t. Эти зарядовые квантовые числа определяют «аромат» кварка.

Электрический заряд кварка определяется формулой Гелл-Манна – Нишиджимы

Q = T₃ +1/2 Y = T₃ + 1/2 (B + S +C – b + t), (2.3)

Y = B + S + C – b + t. (2.4)

Y - гиперзаряд (гиперонный заряд) удвоенный средний электрический заряд данного изомультиплета. Цвет обеспечивает необходимую антисимметрию волновых функций адронов, построенных из одинаковых кварков. Кварки подчиняются квантовой статистике Ферми и принципу Паули. Каждый кварк имеет свою античастицу. Полные характеристики кварков приведены в табл.2.4.

Характеристики кварков

Табл.2.4

Название	Сим вол	Спин J(ħ)	3проекция Изо спина T3	Бар. Число B	Стран ность S	Очар вание C	Кра сота b	Исти ность t	Элек. заряд Q	Мас. Мэв
Верхний (up)	u^α	1/2	+1/2	1/3					+2/3
Нижний (down)	d^α	1/2	- 1/2	1/3					- 1/3
Странный (strange)	s^α	1/2		1/3	--1				- 1/3
Очарован. (charm)	c^α	1/2		1/3					+2/3	1,25 Гэв
Красивый (beauty)	b^α	1/2		1/3					-1/3	4,2 Гэв
Истинный (truth)^*	t^α	1/2		1/3				+1	+2/3	Гэв

Легкие верхний u -кварк и нижний d -кварк входят в состав атомного ядра.

Очарованный c -кварк – нестабильный более тяжелый родственник верхнего кварка; является компонентом J/ψ –частицы.

Странный s -кварк – нестабильный более тяжелый родственник нижнего кварка; входит в состав К -мезона.

Красивый (прелестный) b -кварк - нестабильная сверхтяжелая копия нижнего кварка; входит в состав В -мезона.

^*) Истинный t -кварк – сверхтяжелый кварк, копия верхнего кварка; время жизни 10^-25 сек.

t -кварк открыт в 1995 г. на ускорителе со встречными пучками (протон –антипротонном коллайдере,Тэватроне, Ферми лаборатория, США) с энергией в системе центра масс 1,8 Тэв=1,8 10¹² эв. Масса t -кварк m_t =174±5 Гэв.