Основа классификации элементарных частиц:масса, время жизни,заряд, спин, квантовые числа.
По массе частицы объединены в группы:
легкие – лептоны – электрон и нейтрино;
средние – мезоны;
тяжелые – адроны (барионы) – протон, нейтрон, гиперон.
Отдельно выделяют фотоны – частицы света с массой покоя, равной нулю.
По времени жизни частицы делятся на:
стабильные – фотон, 2 разновидности нейтрино, электрон и протон;
нестабильные – все остальные.
Нестабильные короткоживущие – резонансы (время жизни меньше 10-22с).
По заряду:
заряд – это характеристика частицы, отражающая ее участие в одном из фундаментальных взаимодействий. Соответственно, всего может быть четыре типа заряда: слабый, электромагнитный, гравитационный, цветовой (сильный).
Электрический (электромагнитный)заряд – одна из тех характеристик элементарных частиц, которая противоположна для пары частица – античастица, поэтому онможет быть положительным и отрицательным. У электрона электрический заряд -1, а у позитрона – +1.
Слабый заряд отвечает за участие частиц в взаимопревращении, т.е. в слабом взаимодействии. Большинство частиц имеют слабый заряд, равный либо +1/2, либо -1/2, однако такие частицы, как фотоны и глюоны, не имеют слабого заряда (т.е. он равен нулю). Так, u-кварк имеет слабый заряд +1/2, а d-кварк -1/2, фотон – 0.
Спин – собственный момент количества движения микрочастицы (прил. 13). Исходя из значения спина все частицы делят на фермионы, имеющие полуцелый спин и бозоны с нулевым или целочисленным спином. К фермионам относится множество частиц, среди которых электроны, протоны, нейтроны. Все эти частицы обладают свойством, имеющим характер закона – частицы с полуцелым спином могут находиться вместе лишь при условии, что их физические состояния (вся совокупность характеризующих частицу параметров) не одинаковы. Этот закон в квантовой механике называется запретом Паули
7) В 1964 г. американские физики М. Гелл-Манн (г.р.1929) и Дж. Цвейг (г.р.1937) высказали гипотезу о том, что все адроны построены из более фундаментальных первичных частичек кварков. Эксперименты по глубокому с большей отдачей импульса рассеиванию электронов на протонах показали, что внутри протонов имеются области отрицательного заряда. Вскоре стало ясно, что это фундаментальные частицы – кварки.
Каждый тип кварка имеет аромат.
· Раздел физики, изучающий кварки, получил название квантовой хромодинамики.
· Согласно современным представлениям, вакуум – это система огромного количества виртуальных частиц.О существовании виртуальных (возможных) можно судить лишь опосредованно, по некоторым их проявлениям через какие-либо вторичные эффекты.
8) Новые представления о структуре материи и объединении взаимодействий ученые связывают с динамическим (физическим)вакуумом. По классическим представлениям вакуум – это абсолютная пустота. Но такого не бывает. Отсутствие вещества еще не означает отсутствие поля. Современная наука трактует вакуум как состояние материи с наименьшей энергией при отсутствии вещества или как невозбужденное состояние поля.
С другой стороны, физический вакуум – это пространство, заполненное случайно возникающими и исчезающими виртуальными частицами, число которых тоже случайно.
9) Масса ядра определяется массой входящих в его состав нейтронов и протонов. Поскольку любое ядро состоит из Z протонов и
N нейтронов, тоN = А – Z (А – число нуклонов в ядре или массовое число). На первый взгляд масса ядра должна просто равняться сумме масс протонов и нейтронов. Однако, как показывают результаты измерений, реальная масса всегда меньше этой суммы. Их разность получила название дефекта масс.
Энергия – одна из важнейших характеристик любых физических процессов. Представим мысленно процесс, при котором ядро образуется из отдельных протонов и нейтронов путем их последовательного соединения.
Энергия связи.Если разделить величину «ушедшей» при образовании ядра энергии на полное число нуклонов, то получится средняя энергия связи, приходящаяся на один нуклон в ядре, или удельная энергия связи, равная Есв./А. Удельная энергия связи зависит от массового числа. Для большинства ядер значения средней удельной энергии связи оказываются примерно одинаковыми (исключение составляют легкие и тяжелые ядра).
10) Радиоактивность – самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного элемента в изотоп другого, при котором происходит испускание электронов, протонов, нейтронов, ядер гелия (альфа-частиц).
При исследовании излучения солей урана опыты показали, что оно неоднородно: одна его часть поглощается алюминиевой фольгой, а другая нет. Их назвали, соответственно,альфа- и бета-излучением. Альфа-частицы – это ядра атома гелия – 4 ( 
), одни из самых простых и устойчивых ядер.
Различают три вида бета-распада:
· один из нейтронов в ядре превращается в протон, при этом излучаются электрон и антинейтрино (рис.10);
· протон, входящий в состав ядра, распадается на нейтрон, позитрон и электронное нейтрино с образованием ядра А(Z – 1, N +1);
· ядро может захватить ближайший из атомных электронов и превратиться в другое ядро с зарядом на 1 меньше; ß-частица (электрон или позитрон) при этом не излучается.
11)
Особенность термоядерных реакций как источника энергии – очень большое ее выделение на единицу массы реагирующих веществ – в 10 млн раз больше, чем в химических реакциях. Вступление в синтез 1 г изотопов водорода эквивалентно сгоранию 10 т бензина. В принципе уже сегодня энергию термоядерного синтеза можно получить на Земле. Нагреть вещество до звездных температур можно, используя энергию атомного взрыва. Так устроена водородная бомба, где взрыв ядерного запала приводит к мгновенному нагреву смеси дейтерия с тритием и последующему термоядерному взрыву. Но это неуправляемый процесс. Для осуществления управляемого ядерного синтеза требуется несколько условий. Во-первых, нужно нагреть термоядерное горючее до температуры, когда реакции синтеза могут происходить с заметной вероятностью. Во-вторых, необходимо, чтобы при синтезе выделялось больше энергии, чем ее затрачивается на нагрев вещества (или, еще лучше, чтобы рождающиеся быстрые частицы сами поддерживали требуемую температуру). Это возможно при условии хорошей термоизоляции.
Легче всего осуществить синтез между тяжелыми изотопами водорода – дейтерием и тритием.