Clasificarea particulelor elementare

Tipuri de interactiuni

Avem doua tipuri de interactiuni:

interactiuni primare sau elementare = sunt cele care nu se explica prin nici o alta interactiune (de exemplu interactiunea dintre doi electroni - interactiune electromagnetica);

interactiuni compuse = sunt cele care pot fi explicate prin alte interactiuni (de exemplu interactiunea dintre doi atomi - poate fi explicata prin interactiunea dintre componentele atomilor)

Interactiunile elementare sunt urmatoarele:

a)      gravitationale

b)     slabe (caracterizeaza interactiunea leptonilor)

c)      electromagnetice

d)     tari

d)

Particule elementare

Conform modelului standard avem trei categorii de particule elementare:

Leptonii l_f unde f este 'aroma' (flavour).

Avem trei perechi de leptoni:

Leptonii interactioneaza gravitational, slab si electromagnetic. In prezent sunt considerate fara structura (nu avem nici o informatie ca ele ar fi compuse) si punctiforme.

Quarcurile - (QUARKS) q_fc - f reprezinta 'aroma', iar c 'culoarea'.

Sunt trei perechi de quarcuri:

Fiecare quarc are sase arome si trei culori.

Bosonii vectoriali sau  Campuri Yang-Mills = sunt particulele ce mediaza interactiunea dintre leptoni, respectiv quarci.

a) Fotonul este un camp Yang-Mills cu spinul 1 si de masa zero.

Toate interactiunile pot fi tratate ca niste teorii ce sunt invariante la diferite transformari locale. O transformare poate fi globala (de exemplu transformarea identica a protonului in neutron si invers in toate punctele Universului p n) sau locala (atunci cand protonii si neutronii se amesteca diferit in Univers). Transformarea locala implica existenta unor bosoni vectoriali.

b) La ora actuala toti bosonii vectoriali sunt legati de grupuri de simetrie (GAUGE GROUP). De exemplu grupul SU(3)_C este caracteristic interactiunilor tari si are opt campuri de etalonare independente (GAUGE FIELDS) numite 'GLUONI'. Pentru interactiunile

electroslabe (apare de exemplu in dezintegrarea b ) grupul caracteristic este SU(2)A U(1) care conduce la patru campuri de etalonare.

La inceput, barionii s-au clasificat cu ajutorul 'octetului barionic' (este vorba de grupul SU(3)), astfel:

Un astfel de octet a putut fi completat si pentru mezoni:

Apare o diferenta destul de mare datorita faptului ca avem numai sase mezoni ((p p ), (K⁰, K⁺), h). De aceea se introduc si antiparticule in octet. Aceasta inconsistenta s-a rezolvat cu modelele de quarci: particulele care au numarul barionic egal cu zero (B=0) sunt compuse din doua quarcuri (un quarc si un antiquarc), iar cele care au numarul barionic egal cu 1 (B=1) sunt compuse din trei quarcuri. Pe baza proprietatilor quarcilor date in tabelul de mai jos putem reconstrui octetul barionic si cel mezonic.

Reprezentarea poate fi extinsa. Astfel, de exemplu, gasim particula Δ⁺⁺ ca fiind (uuu). Datorita faptului ca apare o incompatibilitate cu statistica in 1970 Gell-Mann coloreaza quarcurile, fiecare quarc avand trei culori.

Pana in 1974 se cunosteau trei quarcuri (u, d, s). In 1974 s-a descoperit particula J/Ψ in care intra cel de-al patrulea quarc 'c'. In 1977 se descopera particula Ξ si astfel mai apare un quarc 'b'. Quarcurile sunt grupate in (u, d), (s, c) si (b, ?). In 1995 se gaseste si ultimul quarc 't', cel din ultima grupare.

Bibliografie

Curs universitar, Liviu Tataru, 1996

Inelul lumii materiale, Mihai Draganescu, Editura stiintifica si Pedagogica, 1989

De la quarkuri la quasari, Editura Albatros, 1990