После того как физики установили, что атом не является последним кирпичиком мироздания и сам он построен из более простых, элементарных частиц, идея поиска таких частиц заняла главное место в физических исследованиях. По-прежнему мысль физиков была устремлена на то, чтобы свести все многообразие сложных свойств тел и явлений природы к простым свойствам небольшого числа первичных, основных частиц, которые впоследствии стали называть элементарными. В точном смысле слова такие частицы не должны содержать каких-либо других элементов. Однако в обычной практике физики называют элементарными такие частицы, которые не являются атомами или частями атомных ядер, за исключением протона и нейтрона. Иногда элементарные частицы называют также субъядерными частицами.
Первая элементарная частица — электрон (е-) — была открыта еще в конце XIX в. Она представляет собой наименьшую единицу электрического заряда.
Вторая частица, названная протоном (р), входящая в состав ядра атома, была открыта Э. Резерфордом в 1919 г. при бомбардировке атомов альфа-частицами. Ее масса почти 2000 раз превосходит массу е-, но заряжена положительно.
Третья частица — нейтрон (n0)— была открыта в составе космического излучения и так названа потому, что она является нейтральной и не несет электрического заряда.
Четвертая частица, названная фотоном (γ), является квантом излучения света и была введена для объяснения фотоэффекта.
Все эти частицы и составили первоначальный запас элементарных частиц.
Начиная с 1930-х гг. физики, занявшись исследованием космических лучей, год за годом открывают в них новые элементарные частицы, число которых неуклонно растет. В 1932 г. был открыт позитрон (е+), первая античастица, теоретически предсказанная известным английским физиком П. Дираком, но впервые обнаруженная в космических лучах. Она оказалась равной по массе электрону, но заряженной положительно. Аналогично этому такая всепроницающая легкая частица, как нейтрино (n), была предсказана видным швейцарским физиком В. Паули в 1936 г., а экспериментально открыта лишь в 1953 г. То же самое можно сказать о предвидении японским физиком X. Юкавой существования π(пи)-мезонов, которые были открыты в 1947 г. Еще раньше были открыты мюоны (неустойчивая элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом и спином ½). Эти частицы по массе занимают промежуточное положение между массой электрона, которую они превышают примерно в 200 раз, и массой протона. В дальнейшем были обнаружены К+ и К-мезоны и Λ(лямбда)-гипероны, частицы, обладающие необычными свойствами, которые были названы «странными».
Если раньше большинство элементарных частиц открывали в космических лучах, то начиная с 50-х гг. XX в. основным средством их обнаружения и исследования становятся ускорители. С их помощью было открыто многочисленное семейство нестабильных и короткоживущих, так называемых резонансных частиц, а в 1955 т. — антипротон, год спустя — антинейтрон. В 1970—1980-х гг. обнаружено большое количество так называемых очарованных и красивых частиц, которые в 3—10 раз превосходили массу протона.
Этот краткий обзор показывает, как в последние десятилетия интенсивно развивались исследования элементарных частиц, число которых сейчас, видимо, приближается к 400. Такое количество и разнообразие частиц служит явным свидетельством в пользу того, что они вряд ли могут считаться подлинно элементарными, не образованными из других частиц. Во всяком случае, многообразие элементарных частиц и особенно разнообразие их свойств требуют обсуждения и классификации.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему