Главное, чтобы сходился баланс (Часть 4)
Протон является не единственным барионом. В 1933 году была открыта другая частица, практически идентичная ему по массе, но не имеющая электрического заряда. Она получила название нейтрона. Нейтрон также является барионом.
Подобным образом в 1930 году было теоретически обосновано существование частицы более легкой, чем электрон, и не имеющей электрического заряда. Эта частица была открыта в 1956 году и названа нейтрино. Нейтрино представляет собой лептон.
Куда же вписывается позитрон? Он должен быть лептоном, поскольку идентичен электрону, только имеет электрический заряд с противоположным знаком. Подчеркивая это обстоятельство, позитрон можно назвать антиэлектроном, где приставка «анти» значит «противоположный». Далее я буду пользоваться этим названием, хотя первое название позитрона, пусть и менее логичное, слишком укрепилось в научной литературе, чтобы пытаться заменить его другим.
Таким образом, можно предположить, что и другие частицы имеют своих антиподов. (Впервые это предположение было выдвинуто в 1930 году английским физиком Полом Адриепом Морисом Дираком, еще до того, как хотя бы один такой антипод был в действительности открыт, — однако в течение последовавших тридцати лет все они были открыты.) Итак, протону соответствует антипротон, полностью идентичный протону, за исключением знака электрического заряда, равного -1 в отличие от заряда протона +1.
Даже у нейтрона есть противоположная частица. Возникает законный вопрос: как может частица быть противоположной нейтрону, если у нейтрона вообще нет заряда?
Да, верно. Тем не менее нейтрон, несмотря на отсутствие заряда, обладает магнитным полем, ориентированным в определенном направлении. У антинейтрона, также незаряженного, магнитное поле ориентировано в противоположном направлении. Свой противоположный двойник есть и у нейтрино — антинейтрино.
Итог подведем в таблице 1.
$IMAGE1$
Антинейтрино и антиэлектрон можно объединить под названием антилептонов, а антипротоны и антинейтроны — под названием антибарионов. Аптилептоны и антибарионы являются античастицами.
Физики обнаружили, что во всех наблюдаемых взаимодействиях частиц можно добиться того, чтобы полностью «сходился баланс», если присвоить каждой частице «лептонное число» и «барионное число». Нейтрино и электрон получили лептонное число +1, антинейтрино и антиэлектрон получили лептонное число -1. Все четыре частицы имеют барионное число 0.
Подобным образом протои и нейтрон получили барионное число +1, тогда как антипротон и антинейтрон получили барионное число -1. Все четыре частицы имеют лептонное число 0.
Рассмотрим еще раз взаимодействие частиц с учетом электронно-антиэлектронной аннигиляции (или, если перевернуть выражение, формирования электронно-антиэлектронных пар):
электрон + антиэлектрон фотон + фотон.
В левой части выражения мы прибавляем леп-тонное число +1 (электрон) к лептонному числу -1 (антиэлектрон), в итоге получая лептонное число, равное 0. Следовательно, два фотона также в итоге должны иметь лептонное число, равное 0, чтобы концепция лептонных чисел оставалась верной. Единственный вариант, в котором фотоны в сумме могут иметь лептонное число, равное 0, такой, где каждый фотон изначально имеет лептошюе число 0.
|
