Главное, чтобы сходился баланс (Часть 6)
Эти законы объясняют, почему электрон и протон не претерпевают взаимную аннигиляцию; каким образом существование материи в принципе становится возможным. Электрон и протон в сумме имеют лептонное число +1 и барионное число +1. Возникающие фотоны могут иметь только общее лептонное число, равное 0, и общее барионное число, равное 0. По этой причине никакой реакции не наблюдается.
Фотон — не единственная частица, которая не является ни лептоном, ни барионом. Есть частицы более массивные, чем лептоны, и менее массивные, чем барионы, поэтому они называются мезонами; от греческого слова, означающего «средний». Примером таких частиц является пион или пи-мезон, несущий положительный удельный электрический заряд, и антипион, несущий отрицательный удельный электрический заряд, но в остальном идентичный пиону.
Как пион, так и антипион имеют лептонное число 0 и барионное число 0. Никакой закон сохранения не оговаривает пионы или мезоны в целом. Пионы, подобно фотонам, можно свободно уничтожать и создавать. (Конечно, нельзя создать или уничтожить энергию, представленную фотонами и пионами, поскольку закон сохранения энергии по-прежнему остается самым фундаментальным законом физики, ко в данном эссе мы рассматриваем частицы как частицы, а не порции энергии.)
В таблице 2 я перечисляю различные частицы по мере возрастания массы, указывая их электрический заряд, лептонное число и барионное число.
Обратите вникание, в таблице 2 нет двух одинаковых сочетаний. Поэтому можно заменить название каждой частицы эквивалентным сочетанием значений. Для простоты, поскольку в качестве положительного или отрицательного числа всегда используется единица, можно опустить единицу и оставить только знаки плюс и минус.
Вот что это дает нам.
Частицы, перечисленные в таблицах 2 и 3, не исчерпывают список существующих частиц. Есть множество других частиц, и большинство из них обладают тем или иным сочетанием значений, указанным в таблице 3. Например, существует мюон или мю-мезон, сочетание значений у которого такое же, как у электрона (-+0), и антимюон, сочетание значений у которого такое же, как у антиэлектрона (+-0). Однако мюон и антимюон отличаются от электрона и антиэлектрона по массе.
Кроме того, существует нейтральный пион, который, подобно фотону, обладает сочетанием значений (000). Нейтральный пион отличается от фотона по массе и характеристике, называемой спином.
Есть еще лямбда-частица, которая, подобно нейтрону, обладает сочетанием значений (00+), но отличается от нейтрона по массе и характеристикам, называемым странностью и изотопическим спином.
Некоторые из дополнительных качеств сохраняются (в частности, спин и странность); если эти и другие характеристики внести в таблицу 2, то можно составить более подробные сочетания значений, по которым все частицы будут отличаться друг от друга.
|
