Элементарные частицы
В настоящее время известно несколько сотен элементарных частиц, что больше чем элементов таблицы Менделеева. Закономерно встает проблема классификации этих частиц.
По величине спина все элементарные частицы делятся на два класса:
бозоны — частицы с целым спином (например, фотон, глюон, мезоны).
фермионы — частицы с полуцелым спином (например, электрон, протон, нейтрон, нейтрино);
По участию в различных видах взаимодействий элементарные частицы делятся на следующие группы:
Адроны(от греч. «адрос» — крупный, сильный)— частицы, участвующие во всех видах фундаментальных взаимодействий. Они подразделяются, в свою очередь, на: мезоны — адроны с целым спином, то есть являющиеся бозонами; барионы — адроны с полуцелым спином, то есть фермионы. К ним, в частности, относятся частицы, составляющие ядро атома, — протон и нейтрон.
лептоны (от греч. «лептос» — легкий) —участвующие только в электромагнитном и слабом взаимодействиях. К лептонам относятся электронное и мюонное нейтрино, электрон, мюон и открытый в 1975 г. тяжелый лептон — t-лептон, или таон, с массой примерно 3487me, а также соответствующие им античастицы. Являются фермионами. Участие в электромагнитных взаимодействиях экспериментально наблюдалось только для заряженных лептонов (электроны, мюоны, тау-лептоны) и не наблюдалось для нейтрино.
калибровочные бозоны — частицы, посредством обмена которыми осуществляются фундаментальные взаимодействия (например, фотон — частица, переносящая электромагнитное взаимодействие)
Свойства основных элементарных частиц представлены в таблице 4.2.
| Группа | Название частицы | Символ | Заряд, ед. е | Масса покоя, ед.me | Спин, ед.ħ | Изоспин I | Лептонное число L | Барионное число В | Странность S | Время жизни, с | ||
| частицы | античастицы | |||||||||||
| Фотоны | Фотон | g | _ | Стабилен | ||||||||
| Лептоны | Электрон | е- | е+ | 1/2 | _ | +1 | Стабилен | |||||
| Электронное нейтрино | 
| 
| 1/2 | _ | +1 | Стабильно | ||||||
| Мюон | m- | m+ | 206,8 | 1/2 | _ | +1 | ~10-6 | |||||
| Мюонное нейтрино | 
| 
| 1/2 | _ | +1 | Стабильно | ||||||
| Таон | t- | t+ | 1/2 | _ | +1 | ~10-12 | ||||||
| Таонное нейтрино | 
| 
| 1/2 | _ | +1 | ? | ||||||
| Мезоны | Пионы | p0 | 264,1 | ~10-16 | ||||||||
| p+ | p- | 273,1 | ~10-8 | |||||||||
| Каоны | 
| 
| 974,0 | 1/2 | +1 | 10-10¸10-8 | ||||||
| 
| 966,2 | 1/2 | +1 | ~10-8 | |||||||
| Эта-мезон | h0 | - | ~10-19 | |||||||||
| Адроны | Барионы | Протон | 
| 
| 1836,2 | 1/2 | 1/2 | +1 | Стабилен | |||
| Нейтрон | 
| 
| 1838,7 | 1/2 | 1/2 | +1 | ~103 | |||||
| Гипероны | лямбда | 
| 
| 1/2 | +1 | -1 | ~10-10 | |||||
| сигма | 
| 
| 1/2 | +1 | -1 | ~10-20 | ||||||
| 
| 1/2 | +1 | -1 | ~10-10 | |||||||
| 
| 1/2 | +1 | -1 | ~10-10 | |||||||
| кси | 
| 
| 1/2 | 1/2 | +1 | -2 | ~10-10 | |||||
| 
| 1/2 | 1/2 | +1 | -2 | ~10-10 | ||||||
| омега | 
| 
| 3/2 | +1 | -3 | ~10-10 |
Таблица 4.2.
Элементарным частицам, относящимся к группе лептонов, приписывают так называемоелептонное число (лептонный заряд) L. Обычно принимают, что L=+1 для лептонов (е–, m–, t–, ne, nm, nt), L=–1 для антилептонов (е+, m+, t+, 
, 
, 
) и L=0 для всех остальных элементарных частиц. Введение L позволяет сформулироватьзакон сохрания лептонного числа: в замкнутой системе при всех без исключения процессах взаимопревращений элементарных частиц лептонное число сохраняется.
Основную часть элементарных частиц составляют адроны. К группеадронов относятся пионы, каоны, h-мезон, нуклоны, гипероны, а также их античастицы (в табл. 4.5 приведены не все адроны).
Адронам приписываютбарионное число (барионный заряд) В. Адроны с В=0образуют подгруппумезонов (пионы, каоны, h-мезон), а адроны с В= +1 образуют подгруппубарионов. Для лептонов и фотона В=0. Если принять для барионов В=+1, для антибарионов (антинуклоны, автигипероны) В=–1, а для всех остальных частиц В=0, то можно сформулироватьзакон сохранения барионного числа: в замкнутой системе при всех процессах взаимопревращений элементарных частиц барионное число сохраняется.
В последние годы увеличение числа элементарных частиц происходит в основном вследствие расширения группы адронов.