§ 234. Частицы и взаимодействияВ настоящее время представляется, что все разнообразие явлений, разыгрывающихся во Вселенной на всех ее уровнях,— микромир, жизнь, звезды, галактики — определяется игрой всего лишь четырех взаимодействий. Два из них были известны еще классической физике — это гравитация (всемирное тяготение) и электромагнитное взаимодействие. Два других взаимодействия — ядерное, или как его часто называют сильное, и так называемое слабое — являются короткодействующими и поэтому непосредственно не сказываются не только на движениях макроскопических тел, но и на свойствах атомов и молекул. Они проявляются лишь в ядерных явлениях и в превращениях элементарных частиц, О сильном взаимодействии уже говорилось в § 232. Слабое взаимодействие — это особое взаимодействие, выступающее во всех процессах, в которых участвуют нейтрино, например в захвате нейтрино ядрами, в Силу взаимодействия двух частиц можно охарактеризовать потенциальной энергией при их сближении за некоторое расстояние. Сравним между собой анергии сильного, электромагнитного, слабого и гравитационного взаимодействий двух протонов на расстоянии Эта энергия крайне мала, и существенных проявлений гравитации в явлениях микромира до настоящего времени не найдено. Итак, энергии фундаментальных взаимодействий относятся примерно следующим образом: сильное: электромагнитное: слабое: гравитационное Важную роль в физике элементарных частиц играют представления о времени, характерном для того или иного явления. Установим прежде всего временной масштаб для процессов, обусловленных сильными взаимодействиями. Для оценки этого масштаба рассмотрим ядерные столкновения быстрых частиц (имеющих скорость, сравнимую со скоростью света Из четырех известных взаимодействий — гравитационного, слабого, электромагнитного и сильного — универсальным является только гравитационное — всемирному тяготению подвержены все частицы без исключений. Частицы разбиваются на классы по характеру взаимодействии, в которых они участвуют. В первый класс отнесена только одна частица — фотон. Фотон взаимодействует (испускается, поглощается) с электрическими зарядами, т. е. обладает электромагнитным взаимодействием. Сильное и слабое взаимодействия фотону не свойственны. Ко второму классу отнесены так называемые лептоны — электрон, мюон, нейтрино и их античастицы. Объединяет лептоны то, что все они обладают слабым, но не обладают сильным взаимодействием. Заряженные лептоны (электрон, мюон) подвержены, разумеется, и электромагнитному взаимодействием. Заряженные лептоны (электрон, мюон) подвержены. Разумеется, и электромагнитному взаимодействию. Третий, самый обширный класс образуют так называемые адроны — сильно взаимодействующие частицы. Адронам свойственны все четыре известных взаимодействия. Первую подгруппу адронов образуют мезоны — сильно взаимодействующие частицы, не обладающие барионным зарядом. Как отмечалось, их следует рассматривать как кванты ядерного поля (поля сильного взаимодействия). Вторую подгруппу составляют барионы — частицы, обладающие барионным зарядом (см. § 233). Самые легкие барионы — нуклоны (нейтрон и протон) — устойчивы (нейтрон устойчив в ядрах) и вместе с электроном служат кирпичиками вещества. В конечном счете это обусловлено законом сохранения барионного заряда, который позволяет бариону исчезнуть только в паре с антибарионом. Сохранение барионного заряда делает невозможным, например, разрушение атомов путем аннигиляции протона с электроном (превращения в
|