Энергии частиц в БАКе измеряются в тераэлектронвольтах. Там сталкиваются пучки одинаковых частиц - протонов или ионов свинца. Пучки создаются в существующем циклическом ускорителе и вводятся в БАК. Там они движутся по окружности и могут делать до миллиона оборотов. На каждом круге пучки получают дополнительную энергию, и энергия двух сталкивающихся протонов повышается до 14 ТэВ.
Ученые выявили новую частицу, называемую бозоном Хиггса, в результате эксперимента, проведенного на установке БАК в 2012 году.
Спин элементарных частиц является целым или полуцелым кратным постоянной Планка h механического момента частицы.
Фундаментальные взаимодействия. По современным представлениям, все взаимодействия в природе являются проявлениями четырёх видов фундаментальных взаимодействий между элементарными частицами (таблица 4.5).
Виды | Квант взаимодействий | Радиус воздействия, м |
Относительная интенсивнось |
Сильное взаимодействие |
Глюон | 10-15 |
1 |
Электромагнитное взаимодействие |
Фотон | ∞ | 10-2 |
Слабое взаимодействие |
Бозоны Z0 и W± |
10-18 |
10-10 |
Гравитационное взаимодействие |
Гравитон | ∞ | 10-38 |
Сильное взаимодействие, обеспечивает существование атомных ядер: существование протона и нейтрона в ядре, кварков в составах протона и нейтрона. Носителями сильного взаимодействия между кварками являются частицы, называемые глюонами. Современная классификация элементарных частиц определяется по их участию в сильном взаимодействии: группа частиц адронов (от греч. “adros” - большой, сильный), которые участвуют в сильных взаимодействиях, и группу лептонов (от греч. “leptos” - тонкий, легкий), которые не участвуют в сильном взаимодействии.
Электромагнитное взаимодействие характерно для всех частиц, обладающих электрическим зарядом. Оно осуществляется благодаря обмену фотонами между частицами. Электромагнитное взаимодействие обеспечивает возможность существования атомов, молекул, кристаллов и определяет свойства вещества (твердых тел, жидкостей, газов и плазмы). В зависимости от знака заряда частиц оно проявляется либо в виде сил притяжения, либо отталкивания.
Слабое взаимодействие обеспечивает преобразование элементарных частиц. Поэтому это взаимодействие характерно для всех элементарных частиц (кроме фотона). Примером слабого взаимодействия может служит β-распад нейтрона:
Слабое взаимодействие осуществляется благодаря обмену между тремя очень массивными частицами, которые назвали промежуточными векторными бозонами. Масса каждой из них почти в сто раз больше массы нуклона.