Субатомная частица

Материал из Циклопедии
(перенаправлено с «Элементарная частица»)
Перейти к: навигация, поиск
Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «субатомный»

Субатомная частица в физике — частица, намного меньшая атома по размеру. Хотя квантовая механика не проводит принципиального различия между частицами столь мелкими и составленными из них более крупными (такими, как атомы или молекулы), в поведении субатомных частиц имеются особенности. Например, все из них имеют хорошо определённый спин (внутренний угловой момент), что, помимо прочего, облегчает их классификацию на фермионы и бозоны.

Соответствующий раздел физики называется субатомной физикой и традиционно подразделяется на ядерную физику и физику «элементарных» частиц[⇨].

Содержание

[править] Мотивация определения

Понятие о субатомных частицах требуется (помимо общего вопроса в составных частях материи), прежде всего, для описания сильного и слабого фундаментальных взаимодействий. При этом электромагнитные явления (важнейшие для атомной физики и химии) остаются на периферии внимания. Объективное определение субатомной частицы, свободное от устоявшихся представлений физиков и их интуиции, не удаётся сформулировать. Главным образом — потому, что невозможно отличить переходные состояния материи, возникающие в различных процессах высокой энергии, от «частиц», имеющих очень короткое время жизни.[1] Принципиальной разницы нет, поскольку в физике об одних и тех же процессах можно думать или как о переходах из одного состояния в другое, или как о взаимопревращениях.

При этом, масса покоя нестабильной частицы не является точно определённой величиной[1] (см. принцип неопределённости).

[править] Внутренние степени свободы

Если не рассматривать события взаимодействий, то внутренняя свобода субатомной частицы (то есть, возможные разные её «состояния», не зависящие от положения и поступательного движения в пространстве) сводятся к состоянию её спина.[Прим. 1]

Столь ограничительный подход в тому, что́ считать состояниями «той же самой» частицы приводит, например, к необходимости рассматривать возбуждённые состояния ядер в качестве отдельных сортов субатомных частиц.

[править] Мультиплеты

С теоретической точки зрения бывает удобно «объединять» несколько частиц, отличающихся каким-то квантовым числом, в дублеты, триплеты и т.д., представляя их как разные состояния одной и той же обобщённой частицы, имеющей дополнительную (к спину) свободу. Например, дублет «протон и нейтрон» представляет разные изоспиновые состояния нуклона.

[править] Состав

Субатомные частицы можно классифицировать не только по тому, из чего они состоят, но и по возможностям разделить на составные части. В русскоязычной традиции из субатомных частиц выделяется подкласс «элементарных» частиц, которые на практике невозможно расщепить. К частицам, расщепимым на практике на составные части относятся, к примеру, атомные ядра, состоящие из нуклонов.

Некоторые из «элементарных» признаны истинно элементарными (то есть, имеющими нулевой размер частицами, считающимися нерасщепимыми в принципе). Таковы лептоны с их античастицами, кванты фундаментальных взаимодействий, а также (непосредственно не наблюдаемые) кварки/антикварки. Помимо них, в число «элементарных» входят адроны, составленные из (анти)кварков и глюонов согласно представлениям Стандартной модели.

[править] Проблемы терминологии

Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «элементарный»

Словосочетание «элементарная частица» (как указание на особый класс субатомных частиц) в последние десятилетия является двусмысленным в русском языке, что при переводе с западных языков (и в сочетании с гипертекстовыми ссылками) может привести к появлению путанных, сбивающих читателя с толку материалов. Для устранения двусмысленности термины англ. elementary particles, фр. particules élémentaires, нем. Elementarteilchen и т.д. стали переводить как фундаментальные.

Подраздел физики, называемый по-русски физикой элементарных частиц, называется на Западе particle physics и т.д. без прилагательного «элементарный».

[править] Примечания

  1. Для S = 0 все состояния спина — одно и то же, для S = 1/2 состояние спина соответствует ориентации в пространстве и содержит ровно два квантовых состояния. Описания состояния спина S = 1, 3/2 и далее являются более сложными.

[править] Источники

  1. 1,0 1,1 Вихман Э. Квантовая физика = Quantum physics / пер. с англ. под редакцией А. И. Шальникова и А. О. Вайсенберга. — М.: Наука, 1986. — С. 356–362. — 392 с.

[править] Литература

  • Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика = Subatomic physics / пер. с англ. под редакцией В. В. Толмачёва. — М.: Мир, 1979. — 736 с. (русский перевод описывает представления примерно 1978 г.)
Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты