Элементарные частицы, их классификация и основные свойства.

      С точки зрения квантовой хромодинамики (квантовой теории цвета) сильное взаимодействие есть не что иное, как стремление поддерживать определенную абстрактную симметрию природы: сохранение белого цвета всех адронов при изменении цвета их составных частей. Квантовая хромодинамика великолепно объясняет правила, которым подчиняются все комбинации кварков, взаимодействие глюонов между собой, сложную структуру адрона, состоящего из "одетых" в облака кварков и др.

      Возможно, пока преждевременно оценивать квантовую  хромодинамику как окончательную  и завершенную теорию сильного взаимодействия, но тем не менее ее достижения многообещающи.

3.4. На пути к... Великому  объединению.

      С созданием квантовой хромодинамики  появилась надежда на создание единой теории всех (или хотя бы трех из четырех) фундаментальных взаимодействий. Модели, единым образом описывающие хотя бы три из четырех фундаментальных взаимодействий, называются моделями Великого объединения. Теоретические схемы, в рамках которых объединяются все известные типы взаимодействий (сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное) называются моделями супергравитации.

      Опыт  успешного объединения слабого  и электромагнитного взаимодействий на основе идеи калибровочных полей  подсказал возможные пути дальнейшего  развития принципа единства физики, объединения фундаментальных физических взаимодействий. Один из них основан на том удивительном факте, что константы взаимодействия электромагнитного, слабого и сильного взаимодействий становятся равными друг другу при одной и той же энергии. Эту энергию называли энергией объединения. При энергии более 10n ГэВ, где n = 14 или на расстояниях r < 10n см, где n = -29 , сильные и слабые взаимодействия описываются единой константой, т. е. имеют общую природу. Кварки и лептоны здесь практически не различимы.

      В 70-90-е годы было разработано несколько конкурирующих между собой теорий Великого объединения. Все они основаны на одной и той же идее. Если электрослабое и сильное взаимодействия в действительности представляют собой лишь две стороны великого единого взаимодействия, то последнему также должно соответствовать калибровочное поле с некоторой сложной симметрией. Она (симметрия) должна быть достаточно общей, способной охватить все калибровочные симметрии, содержащиеся и в квантовой хромодинамике и в теории электрослабого взаимодействия. Отыскание такой симметрии — главная задача на пути создания единой теории сильного и электрослабого взаимодействия. Существуют разные подходы, порождающие конкурирующих варианты теорий Великого объединения.

      Тем не менее все эти гипотетические варианты Великого объединения имеют ряд общих особенностей:

      Во-первых, во всех гипотезах кварки и лептоны  — носители сильного и электрослабого взаимодействий — включаются в единую теоретическую схему. До сих пор  они рассматривались как совершенно различные объекты.

      Во-вторых, привлечение абстрактных калибровочных  симметрий приводит к открытию новых  типов полей, обладающих новыми свойствами, например, способностью превращать кварки в лептоны. В простейшем варианте теории Великого объединения для  превращения кварков в лептоны требуется двадцать четыре поля. Двенадцать из квантов этих полей уже известны: фотон, две W - частицы, Z - частица и восемь глюонов. Остальные двенадцать квантов — новые сверхтяжелые промежуточные бозоны, объединенные общим названием Х и У - частицы (с электрическим зарядом 1/3 и 4/3). Эти кванты соответствуют полям, поддерживающим более широкую калибровочную симметрию и перемешивающим кварки с лептонами. Следовательно, кванты этих полей (т.е. Х и У - частицы) могут превращать кварки в лептоны (и наоборот).

      На  основе теорий Великого объединения  предсказаны по крайней мере две  важных закономерности, которые могут  и должны быть проверены экспериментально: нестабильность протона и существование  магнитных монополей. Экспериментальное  обнаружение распада протона и магнитных монополей могло бы стать веским доводом в пользу теорий Великого объединения. На проверку этих предсказаний направлены усилия экспериментаторов. Но пока еще твердо установленных экспериментальных данных на этот счет нет. Дело в том, что теории Великого объединения имеют дело с энергией частиц выше 10n ГэВ, где n = 14. Это очень высокая энергия. Трудно сказать, когда удастся получить частицы столь высоких энергий в ускорителях. Этим объясняется, в частности, трудность обнаружения Х и У - бозонов. И потому основной областью применения и проверки теорий Великого объединения является космология. Без этих теорий невозможно описать раннюю стадию эволюции Вселенной, когда температура первичной плазмы достигала 10n К, где n = 27 . Именно в таких условиях могли рождаться и аннигилировать сверхтяжелые частицы.

      Таким образом, становится ясно, что доказательство теории Великого объединения — основная задача физиков на сегодняшний день, т.к. эта теория не только поможет  связать разрозненные фрагменты человеческих знаний в единую картину, но и сделать шаг на пути к познанию возникновения Вселенной.  
 
 
 
 
 
 

Список  используемой литературы. 
 

Справочник  школьника. 5-11 классы. 2004 

Компьютерная  энциклопедия Кирилла и Мефодия. 2005 

И. Л. Розенталь «Элементарные частицы и структура Вселенной». 1984

 Сайты:            www.5ballov.ru

                   www.referat.ru

                         www.student.ru

                         www.ycheba.ru