Поколения и квантовая физика.
Попробуем разобраться что енто такое.
Сразу к сути - в стандартной модели физики для удобства разбили частицы на три поколения. Отличает их всего навсего масса покоя, чем моложе поколение - тем более упитаннее их частицы. Но поколения применимы только к частицам, формирующим материю, а именно лептоны и кварки. Переносчики взаимодействий вне этой классификации:
При этом каждая частица и её поколения имеют одинаковые квантовые числа и фундаментальные взаимодействия. Например электрон, мюон, тау-лептон имеют одинаковый заряд и спин, тоже самое и с нейтрино и с кварками (см. картинку выше).
Стабильную во времени материю в нашем привычном виде могут составлять только частицы первого поколения (с нейтрино и так много непоняток), т.е. электрон, и верхний и нижний кварки (эти кварки отвечают за протоны и нейтроны). Соответствующие античастицы - как и полагается имеют противоположный электрический заряд, например, анти-d-кварк будет иметь эл. заряд в +1/3. Ну с электронами и позитронами так же. Причём существует и антинейтрон, составленный из дву анти-d-кварка и одного анти-u-кварка. Так что с поколениями античастиц всё нормально.
А теперь глянем на первое поколение:
Электрон - масса покоя ~0.511 МэВ, экспериментальная нижняя граница среднего времени жизни электрона составляет 6,6⋅10^28 лет (нехило да? - ,больше возраста вселенной)
Кварки по отдельности не тусуются а только в составе других частиц, минимум два кварка у мезонов. потому говорить о времени жизни отдельного кварка бессмысленно. А вот массы пожалуйста: d-кварк 4,67МэВ, u-кварк 2.16МэВ.
Но стоит приглядеться к протону со временем жизни более чем - нижнее ограничение на время жизни — 2,1⋅10^29 лет независимо от канала распада, 1,6⋅10^34 лет для распада на позитрон и нейтральный пион, 7,7⋅10^33 лет для распада на положительный мюон и нейтральный пион. Т.е. больше чем у электрона. Нейтрону повезло меньше - в свободном состоянии: τ = 878,4 ± 0,5 секунды, после чего идёт бэта распад на электрон, протон и электронное антинейтрино. Именно этот канал инициирует распад радиоактивных изотопов в большинстве случаев. Связка в ядре с протонами стабилизирует нейтрон что позволяет существовать изотопу Fe-56, период полураспада оценивается в бесконечность (это означает, что в эксперименте распад не был замечен).
Что же по второму и третьему поколениям - они накачаны энергией сверх меры, потому и времена жизни мизерные, появляются только в ядерных реакциях (Мюоны долетают до нас за миллионы световых лет, но из-за того, что летят они почти со скоростью света - их собственное время оказывается меньше 2,1969811 микросекунды).
А вот массы разнятся катастрофически. Если у мюона 105,7МэВ (в 207 раз больше электрона), то у тау-лептона уже 1.777ГэВ ( в три с половиной тысячи электронов), в время жизни у тау-лептона составляет 2,9⋅10^−13 секунды.
По картинке можно судить о том как "ожирение" на фундаментальном уровне сокращает жизнь. Не переедайте дорогие мои вомбатяне.
З.Ы. Надеюсь не слишком заморочено написал, старался как проще.
Комментарии