11. Фундаментальные
взаимодействия.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Взаимодействие | На какие частицы действует | Калибровочные бозоны |
|---|---|---|
| Сильное | Все цветные частицы | 8 безмассовых глюонов, спин J = 1 |
| Электромагнитное | Все электрически заряженные частицы | Безмассовый фотон, спин J = 1 |
| Слабое | Кварки, лептоны, калибровочные бозоны | Массивные бозоны W−, W+, Z спин J = 1 mwc2 ≈ 80 ГэВ, mZc2 ≈ 91 ГэВ |
| Гравитационное | Все частицы | Безмассовый гравитон, спин J = 2 |
Известно четыре типа фундаментальных взаимодействий.
Фотоны переносят электромагнитное взаимодействие.
Слабое взаимодействие переносят три массивных бозона W+, W−,
Z. Сильное взаимодействие переносят 8
глюонов. Считается, что переносчиком гравитационного взаимодействия является
гравитон. Все калибровочные бозоны, за исключением кванта гравитационного
взаимодействия, имеют спин J = 1. Квант-переносчик гравитационного
взаимодействия пока не обнаружен, он должен иметь спин J = 2, т.к. гравитационное поле
тензорное.
Таблица 8
Характеристики W+-, Z-бозонов
| W+-бозон | Z-бозон | |
| Масса mc2, ГэВ | 80.38 | 91.19 |
| Электрический заряд, e | +1 | 0 |
| Ширина распада Г, ГэВ | 2.1 | 2.5 |
| Каналы распада | W+ → e+νe
(10.8%) W+ → μ+νμ (10.75%) W+ → τ+ντ (10.57%) W+ → адроны |
Z →
e+e− (3.36%) Z → μ+μ− (3.37%) Z → τ+τ− (3.37%) Z → нейтрино (20%) Z → адроны (70%0 |
W+ и W− являются частицей и античастицей.
После открытия кварков, лептонов и калибровочных
бозонов стало ясно, что частицы, из которых состоит материя, состоят из
нескольких фундаментальных частиц.
Фундаментальными частицами Стандартной модели являются
лептоны, кварки, калибровочные бозоны, бозон Хиггса (квант поля Хиггса).
Калибровочные бозоны реализуют взаимодействие между кварками и лептонами. В
результате взаимодействия кварков, лептонов и калибровочных бозонов с полем
Хиггса они приобретают массы.
Фундаментальные частицы материи приведены в таблице 9.
Таблица 9
Фундаментальные частицы Стандартной модели
| Лептоны | e− | μ− | τ− |
| νe | νμ | ντ | |
| Кварки | u | c | t |
| d | s | b | |
| Калибровочные бозоны | 8g, γ, W−, W+, Z | ||
| Бозон Хиггса | H | ||
