Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Классификация материи
ТипПоколения материи
ПервыйВторойВ третьих
Кварки
приподнятыйвверхочарованиевершина
пухлыйвнизстранныйНижний
Лептоны
заряженэлектронмюонтау
нейтральныйэлектронное нейтриномюонное нейтринотау-нейтрино

В физике элементарных частиц , А поколение или семьи является разделение элементарных частиц . Между поколениями частицы различаются своим квантовым числом аромата и массой , но их электрические и сильные взаимодействия идентичны.

Согласно Стандартной модели физики элементарных частиц, существует три поколения . Каждое поколение содержит два типа лептонов и два типа кварков . Два лептона можно разделить на один с электрическим зарядом -1 (электроноподобный) и нейтральный (нейтрино); два кварки могут быть классифицированы в один с зарядом - 1 / 3 (вниз-типа) и один с зарядом + 2 / 3 (до типа). Основные особенности генерации или семейств кварк-лептонов, такие как их массы, смеси и т. Д., Могут быть описаны некоторыми из предложенных симметрий семейств .

Обзор [ править ]

Каждый член более высокого поколения имеет большую массу, чем соответствующая частица предыдущего поколения, за возможным исключением нейтрино (чьи небольшие, но ненулевые массы точно не определены). Например, электрон первого поколения имеет массу всего0,511  МэВ / c 2 , мюон второго поколения имеет массу106 МэВ / c 2 , а тау третьего поколения имеет массу1777 МэВ / c 2 (почти вдвое тяжелее протона ). Эта массовая иерархия [1] заставляет частицы более высоких поколений распадаться до первого поколения, что объясняет, почему повседневная материя ( атомы ) состоит из частиц только первого поколения. Электроны окружают ядро, состоящее из протонов и нейтронов , которое содержит верхние и нижние кварки. Второе и третье поколения заряженных частиц не встречаются в нормальном веществе и наблюдаются только в средах с чрезвычайно высокой энергией, таких как космические лучи или ускорители частиц . Термин генерациябыл впервые представлен Хаимом Харари в Летней школе Лез Уш , 1976 г. [2] [3]

Нейтрино всех поколений текут по Вселенной, но редко взаимодействуют с другими веществами. [4] Есть надежда, что всестороннее понимание взаимосвязи между поколениями лептонов может в конечном итоге объяснить соотношение масс фундаментальных частиц и пролить дополнительный свет на природу массы в целом с квантовой точки зрения. [5]

Четвертое поколение [ править ]

Многие (но не все) физики-теоретики считают четвертое и последующие поколения маловероятными. Некоторые аргументы против возможности четвертого поколения основаны на тонких модификациях прецизионных электрослабых наблюдаемых, которые вызывали бы дополнительные поколения; такие модификации сильно не одобряются измерениями. Кроме того, четвертое поколение с «легким» нейтрино (с массой менее примерно45 ГэВ / с 2 ) была исключена путем измерения ширины распадов Z - бозона в ЦЕРН «ы Большой электрон-позитронного коллайдера (LEP). [6] Тем не менее, поиски частиц четвертого поколения на коллайдерах высоких энергий продолжаются, но пока никаких доказательств не наблюдается. [7] В таких поисках частицы четвертого поколения обозначаются теми же символами, что и частицы третьего поколения с добавленным штрихом (например, b ' и t' ).

Нижняя граница для четвертого поколения масс кварков ( b ' , t' ) в настоящее время составляет 1,4 ТэВ по результатам экспериментов на LHC. [8]

Нижняя граница массы нейтрино четвертого поколения ( ) в настоящее время составляет около 60 ГэВ. (В миллионы раз больше, чем верхняя граница для остальных трех масс нейтрино). [9]

Нижняя граница для массы заряженного лептона четвертого поколения ( ) в настоящее время составляет 100 ГэВ, а верхняя граница - 1,2 ТэВ из соображений унитарности. [10]

Если формула Койде останется в силе, массы заряженного лептона четвертого поколения будут 44 ГэВ (исключено), а b ′ и t ′ должны быть 3,6 ТэВ и 84 ТэВ соответственно. (Максимальная энергия протонов на LHC составляет около 6 ТэВ).

Происхождение [ править ]

Происхождение нескольких поколений фермионов и конкретное количество 3 - нерешенная проблема физики . Теория струн предоставляет причину для нескольких поколений, но конкретное число зависит от деталей компактификации или пересечения D-браны .

Ссылки [ править ]

  1. ^ . А. Блюмхофер, М. Хаттер (1997). Исправление: B494 (1997) 485. «Семейная структура из периодических решений улучшенного уравнения зазора». Ядерная физика . B484 (1): 80–96. Bibcode : 1997NuPhB.484 ... 80В . CiteSeerX  10.1.1.343.783 . DOI : 10.1016 / S0550-3213 (96) 00644-X .
  2. ^ Харари, Х. (1977). «За гранью очарования». In Balian, R .; Ллевеллин-Смит, Швейцария (ред.). Слабые и электромагнитные взаимодействия при высоких энергиях, Лез Уш, Франции, июля 5- 14 августа 1976 года . Труды летней школы Лез Уш. 29 . Северная Голландия . п. 613. Архивировано из оригинала на 2012-12-12.
  3. ^ Харари Х. (1977). «Три поколения кварков и лептонов» (PDF) . In van Goeler, E .; Вайнштейн, Р. (ред.). Труды XII Rencontre de Moriond . п. 170. SLAC-PUB-1974. [ постоянная мертвая ссылка ]
  4. ^ «Эксперимент подтверждает известную физическую модель» (пресс-релиз). Офис новостей Массачусетского технологического института . 18 апреля 2007 г.
  5. ↑ MH Mac Gregor (2006). «Дерево мюонных масс» с α-квантованными массами лептона, кварка и адрона ». arXiv : hep-ph / 0607233 .
  6. ^ Д. Декамп; и другие. ( Коллаборация ALEPH ) (1989). «Определение числа легких разновидностей нейтрино» . Физика Письма Б . 231 (4): 519–529. Bibcode : 1989PhLB..231..519D . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (89) 90704-1 .
  7. ^ К. Амслер; и другие. ( Группа данных по частицам ) (2008). «Обзор физики элементарных частиц: кварки b ′ (4-го поколения), поиски» (PDF) . Физика Письма Б . 667 (1): 1–1340. Bibcode : 2008PhLB..667 .... 1A . DOI : 10.1016 / j.physletb.2008.07.018 .
  8. ^ Расширение поиска кварков четвертого поколения (2019)
  9. ^ | Пересмотр ограничений на массы нейтрино четвертого поколения (2010)
  10. ^ [ https://arxiv.org/abs/1204.3550 | Большое расщепление масс для фермионов четвертого поколения, разрешенное исключением бозона Хиггса на LHC (2012)]