Фундаментальные фермионы

Фундаментальные кирпичики, из которых строится вещество (истинно элементарные фермионы), не ограничиваются электронами и двумя кварка-

ми. Помимо привычного нам заряженного электрона надо добавить нейтри- но — как электрон, только без заряда и почти без массы6. Тогда мы получим четыре фундаментальных фермиона первого поколения.

Однако помимо первого поколения есть еще¨ два. Частицы второго

и третьего поколений по всем свойствам аналогичны соответствующим частицам первого поколения, однако каждое следующее поколение тяжелее предыдущего. Частицы второго и третьего поколений (кроме, возможно, нейтрино) неустойчивы, как и всякие возбужде¨нные состояния, поскольку есть состояния с более низкой энергией (в первом поколении), в которые они могут «скатиться», излучив лишнюю энергию.

Каждому фундаментальному фермиону соответствует античастица с такой же массой. Все заряды антифермиона противоположны.

Приведе¨м таблицу фундаментальных фермионов по зарядам и поколе- ниям, а также таблицу их названий и масс:

В качестве общей единицы для измерения массы, энергии и импульса в физике элементарных частиц, атомной и ядерной физике используют электрон-вольт (эВ): заряд электрона, умноженный на 1 В. Это, конечно, единица энергии, но если положить скорость света c равной 1, то единицы

массы ( ^эВ) и импульса ( ^эВ) приобретают одинаковую размерность. Также

c2                                         c

мы используем производные единицы: 1 кэВ = 103 эВ, 1 МэВ = 106 эВ,

6Долгое время считали, что нейтрино не имеет массы, однако экспериментальное обна- ружение осцилляций нейтрино показало, что масса отлична от нуля, хотя и очень мала. Ос- цилляции нейтрино — превращение нейтрино разных поколений друг в друга при свободном движении. Такие превращения возможны только для массивных частиц, т. к. для безмассовых частиц (всегда летящих со скоростью света) собственное время стоит на месте.

Типичные атомные уровни энергии составляют несколько эВ:

1 МэВ = 106 эВ ≈ 2 × (масса электрона),

≈ масса протона ≈ масса нейтрона ≈

≈ атомная единица массы ≈ масса атома водорода = 1,673 × 10−24 г.