Истинно нейтральные частицы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Истинно нейтральные частицы
Классификация См. #Характеристики
Группа Нейтральная частица
Участвует во взаимодействиях Гравитационное[1] (общее)
Античастица Сами себе
Кол-во типов 8 (несоставных)
В честь кого или чего названа Истина и нейтральная частица
Квантовые числа
Электрический заряд 0
Цветной заряд 0
Барионное число 0
Лептонное число 0
B−L 0
Спин Кратен 1/2 ħ
Магнитный момент 0
Изотопический спин 0
Странность 0
Очарование 0
Прелесть 0
Истинность 0
Гиперзаряд 0

Истинно нейтральные частицы — элементарные частицы или системы элементарных частиц, которые переходят в себя при зарядовом сопряжении, то есть являются античастицами для самих себя. Иногда также говорят, что они не имеют античастиц.

Для того, чтобы частица называлась истинно нейтральной, недостаточно, чтобы частица была электрически нейтральной. Многие нейтральные частицы, такие как нейтрон, гипероны Σ0 и Ξ0, мезоны D0 и B0, а также нейтрино, имеют отличные от себя античастицы. Истинно нейтральные частицы полностью тождественны своим античастицам, поэтому все их квантовые числа, которые меняют знак при зарядовом сопряжении, должны быть равны нулю. Таким образом, истинные нейтральные частицы имеют нулевые значения электрического заряда, магнитного момента, барионного и лептонного чисел, изотопического спина, странности, очарования, прелести, истинности, цвета.

Несоставные истинно нейтральные частицы[править | править код]

Из несоставных частиц истинно нейтральными частицами являются фотон, Z-бозон, нейтральный бозон Хиггса, а также два бесцветных глюона и . Кроме того, есть много гипотетических истинно нейтральных частиц: гравитон, аксион и др. Все эти частицы являются бозонами. Все известные фермионы имеют какое-либо отличие от своей античастицы, но в 1937 году Этторе Майорана указал на возможность существования истинно нейтрального фермиона. Эту гипотетическую частицу называют майорановской частицей. Гипотетические частицы нейтралино в суперсимметричных моделях являются фермионами Майораны[⇨].

Составные истинно нейтральные частицы[править | править код]

Истинно нейтральными частицами могут быть не только отдельные элементарные частицы, но и их системы, в том числе — системы из чётного количества фермионов. Например, позитроний — система из позитрона и электрона — является истинно нейтральной частицей, поскольку при зарядовом сопряжении позитрон заменяется на электрон, а электрон — на позитрон, вновь образуя, таким образом, позитроний.

Согласно современным представлениям, истинно нейтральные мезоны π0, φ0, η0 и др. также являются составными частицами — системами из кварка и антикварка одного аромата (так называемые кварконии).

Зарядовая чётность[править | править код]

У истинно нейтральных частиц есть присущая только им характеристика — зарядовая чётность, которая показывает как изменяется её вектор состояния при замене частиц античастицами.

Характеристики[править | править код]

Частица Символ Масса, ГэВ/c² Переносимое
взаимодействие
Взаимодействия,
в которых участвует
Спин Время жизни, c Пример распада (>5 %) Электрический
заряд, e
Фотон γ 0 (< 10−22 эВ/c2)[2][3] Электромагнитное
взаимодействие
Электромагнитное
взаимодействие, гравитационное взаимодействие
1 Стабилен 0 (<10−35 e)[4][5]
Z-бозон Z 91,1876±0,0021[6] Слабое
взаимодействие
Слабое
взаимодействие, гравитационное взаимодействие
1 3⋅10−25 l + l (лептон +
соответствующий антилептон)[6]
0
Глюоны и и 0 (теоретическое
значение)
[7]
< 0,0002 eV/c2 (экспериментальное
ограничение)
[8]
Сильное
взаимодействие
Сильное
взаимодействие, гравитационное взаимодействие
1 Не встречаются в свободном состоянии 0[7]
Бозон Хиггса H0
125,26±0,21[9] Поле Хиггса (не признано
фундаментальным взаимодействием)
Поле Хиггса, слабое взаимодействие, гравитационное взаимодействие 0 1,56⋅10-22[Note 1] (предсказание Стандартной модели) Два фотона, W- и Z-бозоны[11] 0
Гравитон G 0 (теория),
< 1,1 × 10−29 эВ/c2[12] (экспериментальное верхнее ограничение)
Гравитация Гравитационное взаимодействие 2 Гипотетическая
частица
0
Аксион A0
От 10−18 до 1 МэВ/c2 Электромагнитное
взаимодействие
0 Гипотетическая
частица
A0
γ + γ
0
Майорановский фермион ½ Гипотетическая
частица
0
Нейтралино 0 >300[13] Слабое
взаимодействие
½[14] Гипотетическая
частица
0

Комментарии[править | править код]

  1. В Стандартной модели ширина распада бозона Хиггса с массой 126 ГэВ/с2 предсказывается 4,21⋅10-3 ГэВ.[10] Среднее время жизни .

Примечания[править | править код]

  1. Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции, ФИАН, 11 сентября 2007 года
  2. Черные дыры Керра помогли физикам взвесить фотоны (2012)
  3. Pani Paolo, Cardoso Vitor, Gualtieri Leonardo, Berti Emanuele, Ishibashi Akihiro. Black-Hole Bombs and Photon-Mass Bounds (англ.) // Physical Review Letters. — 2012. — Vol. 109, iss. 13. — P. 131102 (5 p.). — DOI:10.1103/PhysRevLett.109.131102.
  4. Particle Data Group (2008)
  5. Kobychev, V. V.; Popov, S. B. Constraints on the photon charge from observations of extragalactic sources (англ.) // Astronomy Letters : journal. — 2005. — Vol. 31. — P. 147—151. — DOI:10.1134/1.1883345. (англ.)
    Altschul, B. Bound on the Photon Charge from the Phase Coherence of Extragalactic Radiation (англ.) // Physical Review Letters : journal. — 2007. — Vol. 98. — P. 261801. (англ.)
  6. 1 2 J. Beringer et al. (Particle Data Group), Phys. Rev. D86, 010001 (2012). Калибровочные бозоны, Z-бозон. Доступно на pdglive.lbl.gov Архивировано 12 июля 2012 года. (англ.)
  7. 1 2 W.-M. Yao et al. Review of Particle Physics (неопр.) // Journal of Physics G (англ.). — 2006. — Т. 33. — С. 1. — DOI:10.1088/0954-3899/33/1/001. — Bibcode2006JPhG...33....1Y. — arXiv:astro-ph/0601168.
  8. F. Yndurain. Limits on the mass of the gluon (неопр.) // Physics Letters B (англ.). — 1995. — Т. 345, № 4. — С. 524. — DOI:10.1016/0370-2693(94)01677-5. — Bibcode1995PhLB..345..524Y.
  9. Новости Большого адронного коллайдера: ATLAS и CMS вновь «взвесили» бозон Хиггса. old.elementy.ru. Дата обращения 30 июля 2017.
  10. LHC Higgs Cross Section Working Group; Dittmaier; Mariotti; Passarino; Tanaka; Alekhin; Alwall; Bagnaschi; Banfi. Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 2. Differential Distributions (англ.) // CERN Report 2 (Tables A.1 – A.20) : journal. — 2012. — Vol. 1201. — P. 3084. — Bibcode2012arXiv1201.3084L. — arXiv:1201.3084.
  11. Бозон Хиггса // Л. Н. Смирнова. ДЕТЕКТОР ATLAS БОЛЬШОГО АДРОННОГО КОЛЛАЙДЕРА. Кафедра общей ядерной физики физического факультета МГУ
  12. Goldhaber A. S., Nieto M. M. Mass of the graviton // Physical Review D. — 1974. — Vol. 9. — P. 1119—1121. — ISSN 0556-2821. — DOI:10.1103/PhysRevD.9.1119. [исправить]
  13. Суперсимметрия в свете данных LHC: что делать дальше? Обзор экспериментальных данных
  14. Введение Фундаментальные частицы Свойства суперсимметричных частиц

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]