Элементарные частицы. Классификация элементарных частиц. Их физический смысл.

Элемента́рная части́ца — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые невозможно расщепить на составные части.

Следует иметь в виду, что некоторые элементарные частицы (электрон, нейтрино, кварки и т. д.) на данный момент считаются бесструктурными и рассматриваются как первичные фундаментальные частицы. Другие элементарные частицы (так называемые составные частицы — протон, нейтрон и т. д.) имеют сложную внутреннюю структуру, но, тем не менее, по современным представлениям, разделить их на части невозможно.

Все элементарные частицы делятся на два класса:

Бозоны — частицы с целым спином (например, фотон, глюон, мезоны, бозон Хиггса).

Фермионы — частицы с полуцелым спином (например, электрон, протон, нейтрон, нейтрино);

Классификация частиц:

1. В зависимости от массы (масса покоя) – нет двух частиц с одинаковыми массами. Самая легкая – электрон, самая тяжелая – Z-частица, тяжелее электрона в 200 тыс. раз.

2. В зависимости от электрического заряда – он меняется в узком диапазоне и всегда кратен фундаментальной единице заряда – заряду электрона (-1). Ряд частиц (нейтрино, фотон) не имеют заряда.

3. В зависимости от спина – собственного момента импульса частицы. Так, протон и электрон имеют спин 1/2, спин фотона равен 1. Частиц со спином более 2 не существует. В зависимости от спина все частицы делятся на бозоны – частицы с целыми спинами (0, 1, 2) и фермионы – частицы с полуцелыми спинами (1/2, 3/2).

4. В зависимости от времени жизни: стабильные (электрон, протон, нейтрино и фотон) и нестабильные – все остальные частицы, время их жизни от нескольких микросекунд.

5. В зависимости от участия в различных видах взаимодействия: адроны – частицы, участвующие в сильном взаимодействии, лептоны – участвуют в слабом и не участвуют в сильном взаимодействии.

 

 

Дефект масс. Энергия связи.

Дефе́кт ма́ссы — разность между массой покоя атомного ядра данного изотопа, выраженной в атомных единицах массы, и массовым числом данного изотопа. В современной науке для обозначения этой разницы пользуются термином избыток массы (англ. mass excess). Как правило, избыток массы выражается в кэВ.

Согласно соотношению Эйнштейна, энергия связи пропорциональна дефекту массы:

где — дефект массы и с — скорость света в вакууме.

Дефект массы характеризует устойчивость ядра.

Дефект массы, отнесённый к одному нуклону, называется упаковочным множителем.

 

 

Энергия связи ядра численно равна работе, которую нужно затратить для расщепления ядра на отдельные нуклоны, или энергии, выделяющейся при синтезе ядер из нуклонов.
Мерой энергии связи ядра является дефект массы.

Формула для расчета энергии связи ядра - это формула Эйнштейна:
если есть какая-то система частиц, обладающая массой, то изменение энергии этой системы приводит к изменению ее массы.

Здесь энергия связи ядра выражена произведением дефекта масс на квадрат скорости света.

В ядерной физике массу частиц выражают в атомных единицах массы (а.е.м.)