Кварки, лептоны, калибровочные бозоны

На современном уровне знания фундаментальными частицами вещества считаются кварки и лептоны. Они имеют полуцелый спин и являются фермионами. Из кварков состоят адроны. Кроме кварков и лептонов существуют частицы с целым значением спина, переносящие взаимодействие между фундаментальными частицами. Эти частицы получили название калибровочных бозонов.
Лептоны не участвуют в сильных взаимодействиях, имеют спин 1/2 и лептонные заряды L_e, L_μ, L_τ.

Калибровочные бозоны

Взаимодействие	Характерная константа взаимодействия	Кванты (калибровочные бозоны)	Масса кванта (ГэВ)	Характерные масштабы расстояний (см)
Сильное	1	g (глюон)	0	~ 10^-13
Электромагнитное	10^-2	γ	<2·10^-16	∞
Слабое	10^-6	W⁻ ,W⁺	80.39	10^-16
Слабое	10^-6	Z	91.19	10^-16
Гравитационное	10^-38	гравитон (?)

ЛЕПТОНЫ (J=1/2)

Частица	Масса, МэВ	Время жизни	Лептонный заряд			Основные моды распада
Частица	Масса, МэВ	Время жизни	L_e			Основные моды распада
ν_e	< 7·10^-6	Стабильно	+1	0	0
ν_μ	< 0.17	Стабильно	0	+1	0
ν_τ	< 18	Стабильно	0	0	+1
e^-	0.511	> 4.3·10²³ лет	+1	0	0
μ^-	105.66	2.2·10^-6 с	0	+1	0	eν
τ^-	1777	2.9·10^-13 с	0	0	+1	адроны + ν, ν, eν

КВАРКИ

Характеристика	Тип кварка
Характеристика	d	u	s	c	b	t
Электрический заряд Q	-1/3	+2/3	-1/3	+2/3	-1/3	+2/3
Барионное число B	1/3	1/3	1/3	1/3	1/3	1/3
Спин J	1/2	1/2	1/2	1/2	1/2	1/2
Четность P	+1	+1	+1	+1	+1	+1
Изоспин I	1/2	1/2	0	0	0	0
Проекция изоспина I₃	-1/2	+1/2	0	0	0	0
Странность s	0	0	-1	0	0	0
Charm (очарование) c	0	0	0	+1	0	0
Bottomness (beauty) b	0	0	0	0	-1	0
Topness (truth) t	0	0	0	0	0	+1
Масса в составе адрона, ГэВ	0.33	0.33	0.51	1.8	5	180
Масса "свободного" кварка, ГэВ	0.003-0.007	0.0015-0.003	0.095+0.025	1.25+0.1	4.2-4.7	174+3

Каждый тип кварка имеет еще одно квантовое число - цвет, которое может принимать три значения - красный, синий и зеленый. Сильное взаимодействие кварка не зависит от его цветового состояния, т.е. оно одинаково для всех трех цветов. Поскольку адроны состоят из кварков, то структура адронов в основном определяется сильным и электромагнитным взаимодействием кварков.

15.12.2013