Такая связь -компоненты изотопического спина с различными -мезонами соответствует правилу (использованному и при рас­смотрении нуклонов): заряд частицы возрастает с ростом Т.

В начале 50-х годов были открыты К-мезоны.

В начале 60-х годов была открыта новая разновидность ча­стиц, получившая название резонансов (резонансных состояний). На сегодняшний день открыто более 100 резо­нансов, причем рост их числа не предвещает пока насыщения.

Классификация элементарных частиц

В 1932 г. в составе космического излучения был обнаружен позитрон, существование которого было предсказано теорией Дирака еще в 1929 г. Этот факт имел очень большое значение не только для подтверждения правильности теории Дирака, но и потому, что позитрон явился первой из открытых антича­стиц. Последующее открытие других античастиц привело к мысли о том, что законы физики симметричны относительно из­менения знака электрического заряда частицы. В результате этого возникло представление о зарядовом сопряже­нии, т. е. преобразовании, при котором частицы заменяются античастицами с одновременным изменением в уравнениях зна­ков всех зарядов, магнитных моментов и электромагнитныхполей, причем сами уравнения, описывающие поведение си­стемы, остаются неизменными.

Первоначальная интерпретация позитрона как дырки в сплошь заполненном электронном фоне в настоящее время оставлена. Нецелесообразность такого объяснения стала оче­видной после того как в 1934 г. была создана релятивистская теория заряженных частиц со спином, равным нулю, примени­мая, в частности, к -мезонам. Из этой теории следовала возможность образования пар –-мезонов -квантами и аннигиляция этих пар, причем вероятность обоих процессов могла быть вычислена по формулам, отличающимся только постоян­ными множителями от соответствующих формул для электро­нов и позитронов. Поскольку же -мезоны подчиняются стати­стике Бозе — Эйнштейна, к ним неприменим принцип Паули, необходимый для представления о заполненном частицами фоне. Таким образом, существование частиц и античастиц и характерные для них процессы рождения и аннигиляции не потребовали для своего объяснения концепции фона. Электрон и позитрон во всех отношениях являются совершенно равно­правными частицами.

Известные в настоящее время частицы могут быть разделены на четыре группы:

1. Фотон.

2. Легкие частицы (лептоны) с массой, меньшей массы -мезона (нейтрино двух типов, электрон, мюон). Все лептоны являются фермионами, т. е. имеют спин ½ и подчиняются статистике Ферми — Дирака.

3. Мезоны и мезонные резонансы, к которым относятся -ме­зоны и более массивные частицы с целочисленным спином. Все они являются бозонами, т. е. подчиняются ста­тистике Бозе — Эйнштейна.

4. Барионы и барионные резонансы . К ним относятся нуклоны и более массивные частицы. Все они яв­ляются фермионами и имеют полуцелый спин.

После открытия позитрона, являющегося античастицей по отношению к электрону, возник вопрос: существуют ли антича­стицы у всех «элементарных» частиц?

Представление, что нейтрино имеет античастицу — антиней­трино, возникло почти одновременно с первыми попытками дать теоретическое объяснение электронного и позитронного распада (бета-распада ядер); однако только последние исследования двойного бета-распада дали право утвердительно ответить на этот вопрос.

В 1955 г. был открыт антипротон, а в 1956 г. было уста­новлено, что столкновения антипротона с протоном могут привести либо к их аннигиляции, либо к превращению антипротона в антинейтрон в результате обменного эффекта. Таким образом, протон р и нейтрон n имеют античастицы: антипро­тон и антинейтрон .

В связи с существованием античастиц у нейтрино и нейтрона возникает вопрос: чем отличается незаряженная частица от своей античастицы? Можно предположить, что отличие прояв­ляется в знаке магнитного момента. Однако это не всегда пра­вильно. Магнитный момент антинейтрона действительно должен быть противоположен по знаку магнитному моменту нейтрона; но этот критерий неприменим по отношению к нейтрино, магнит­ный момент которого равен, по-видимому, нулю. Значит, разли­чие между частицами и античастицами связано с каким-то иным свойством незаряженных частиц, изменяющимся при переходе к их античастицам.

Это свойство может быть установлено, если предположить, что все барионы характеризуются специфическим барионным зарядом A. Он равен +1 для барионов и —1 для антибарионов. Для барионного числа (заряда) выбрано обозначение, со­впадающее с обозначением массового числа, поскольку массо­вое число — это фактически барионное число ядра, состоящего из А протонов и нейтронов. Таким образом, можно считать, что основным отличием протона и нейтрона от соответствующих им античастиц является отличие в знаке барионного заряда, но не в знаке электрического заряда или магнитного момента. Соот­ветственно лептоны и антилептоны отличаются противополож­ными знаками лептонного заряда (числа), по модулю равного единице . Для мезонов барионный и лептонный, заряды равны нулю.

Cведения о частицах, античастицах и их взаимных, превращениях значительно расширились за последние годы в результате открытия и интенсивного изучения мезонов, барио­нов и их резонансов. За последнее время появился ряд работ , в которых делаются попытки классифицировать наблюдаемые факты и явления в рамках феноменологической теории

ГеллМанн обратил внимание на существование следующих типов взаимодействия между элементарными частицами: (если не учитывать гравитации):

1. Сильные взаимодействия, возникающие между барионами, антибарионами и мезонами. Этими взаимодей­ствиями обусловлены ядерные силы между нуклонами и про­цессы образования мезонов и гиперонов при ядерных столкнове­ниях. Однако учет одних лишь сильных взаимодействий следует рассматривать как первое приближение.

2. Электромагнитные взаимодействия, возни­кающие при воздействии фотонов на заряженные частицы (вто­рое приближение).

3. Слабые взаимодействия, проявляющиеся при и -распадах и обусловливающие, кроме того, медленные рас­пады гиперонов и мезонов (третье приближение).