« »

„Zoologie“ částic

Největší je skupina částic, které podléhají silné jaderné interakci. Tyto částice se nazývají hadrony (hadros = bujarý, silný). U těchto částic je na úrovni pozorovaná vnitřní struktura. V případě, že jsou tyto částice elektricky nabité, podléhají rovněž elektromagnetické interakci.

Mezi částice, které podléhají silné jaderné interakci (a tedy to jsou hadrony), patří např. protony a neutrony v atomovém jádře.

Skupina částic Název částice Symbol
leptony neutrino elektronové stabilní 0
neutrino mionové stabilní 0
neutrino taunové stabilní 0
elektron 0,511 stabilní -1
mion 105,7 -1
tauon 1784 -1
mezony piony 139,6 1 0
135,0 0 0
kaony 493,7 1 0
497,7 0 0
éta 547,5 0 0
baryony proton p 938,3 1
neutron n 939,6 0
hyperony 1116 0
1189 1
1193 0
1197 -1
1315 0
1321 -1
1672 -1

tab. 7

V mikrosvětě působí i slabá jaderná síla, která vyvolává β rozpad za vzniku neutrin. Částice působící mezi sebou slabými silami se nazývají leptony (leptos = tenký, drobný). Jedná o částice, u nichž nebyla do úrovně zjištěna žádná vnitřní struktura.

To znamená, že do této úrovně je možné tyto částice považovat za bodové.

Ty z leptonů, které mají elektrický náboj, podléhají také elektromagnetické interakci. Pro všechny leptony (vyjma elektronu) je typické, že se rozpadají. Z experimentů vyplývá, že více leptonů, než ukazuje tab. 7 neexistuje.

Tento stav vyplývá z experimentů - teoreticky zatím odůvodněn nebyl.

Mezi hadrony pak rozlišujeme dvě skupiny:

1. mezony (mezos = střední) - mají charakter bosonů; zprostředkovávají silové interakce a jejich počet není zatím omezen

2. baryony (barys = těžký) - patří mezi fermiony; jedná se o nukleony, hyperony, …, z nichž se většina rozpadá. Jejich počet je zatím také neomezený.

Celkové schéma dělení částic je na obr. 186.

Obr. 186

Vedle těchto částic ovšem existují další částice, které zprostředkovávají vzájemné silové působení mezi částicemi (např. foton, …) a které mají charakter bosonů.

Podrobnější údaje o nejdůležitějších částicích jsou shrnuty v tab. 7, kde:

1. je klidová energie částice;

2. je střední doba života;

3. je spin částice vyjádřený v obvyklých jednotkách (tj. v jednotkách ).

V jednotkách se spin udává v kvantové mechanice při detailních výpočtech, které jsou většinou založeny na vyšší matematice.

Ke každé částici ovšem existuje i antičástice. Z tab. 7 je vidět, že většina částic je nestabilní, což znamená, že se během velmi krátké doby přeměňují na částice jiné. Mnoho desítek dalších částic zvaných rezonance existuje pouze po dobu , takže je během jejich krátkého života vůbec nelze zachytit. O jejich vlastnostech lze vytvářet závěry pouze nepřímo, podle účinků na jiné částice, které detekovat lze.

Z tab. 7 je vidět, že proton má velmi dlouhou střední dobu života. Jeden z důsledků teorie GUT je, že proton je nestabilní částice. Tj. proton by se musel samovolně rozpadat, byť s velmi dlouhým poločasem rozpadu. Experimentálně tento jev zatím nebyl zjištěn.

Střední doba života protonu se odhaduje na , zatímco odhadované stáří vesmíru je pouze řádově . Proto rozpad protonu zatím nebyl experimentálně pozorován.