1194639545

588

w silnych oddziaływaniach poza fotonem (cząstką wj stępującą w świetle i innych promieniowaniach elektromagnetycznych) i czterema cząstkami zwanymi leptonami: elektronem, mionem (cząstką p) i dwoma rodzajami neutrina.

Inną uderzającą cechą cząstek silnie oddziaływających jest to. że żadna z nich nie ma malej masy spoczynkowej. Masa spoczynkowa to masa, którą posiada cząstka w spoczynku: jest to najmniejsza masa, jaką może mieć cząstka. Częściej wyraża się ją obecnie w równoważnych jednostkach energii, a nie, jak czyniono dawniej, w jednostkach masy elektronu. Najlżejszą cząstką silnie oddziaływającą jest pion (mezon n) który ma masę równoważną energii około 137 milionów elektrono woltów (MeV). Natomiast masa elektronu wynosi około 0,5 MeV, zaś masy fotonu i neutrin są uważane za równe zeru.

Trzecia uwaga ogólna: ostatni zalew nowych cząstek dotyczy niemal wyłącznie cząstek silnie oddziaływających. Choć zalew ten był niespodzianką dla fizyków, to jednak sytuacja w zwykłych jądrach atomowych była podobna. Wiemy dobrze, że wszystkie złożone jądra, od deuteru (ciężki 'wodór) aż do jądra najcięższego pierwiastka, mogą istnieć na różnych poziomach energetycznych, wśród których wyróżniamy stan „podstawowy“ i szereg stanów wzbudzonych. Te poziomy, obserwowane w różny sposób, wskazują na różne energie wiązania między składnikami jąder — nukleonami 'neutronami i protonami). Energia wiązania jest oczywiście wyrazem siły oddziaływań jądrowych.

Teraz staje się jasne, że siła jądrow^ra może w podobny sposób doprowadzić do powstania licznych stanów' wśród tych cząstek silnie oddziaływających, które czasem zw^rane są elementarnymi. Niższe siany są „związane⁴¹ czyli trwale. Stany wyższe są tylko częściowo związane czyli nietrwale i rozpadają się w drobnym ułamku sekundy. Na skutek tego wszystkie cząstki silnie oddziaływające posiadają widmo poziomów' energetycznych bez wyraźnej górnej granicy.

Ponieważ leptony nie biorą udziału w silnych oddziaływaniach, nie wydaje się dziwme, że ich widmo stanów, które zaczyna się od pozbaAvio:iego masy fotonu i neutrina a kończy nagle na mionie o masie 100 MeY, nie jes< podobne do żadnego widma dynamicznego. AY ostatnich latach fizycy dowiedzieli się wiele o prostocie i regularności własności leptonów, lecz nie dowiedzieli się niczego o tym, dlaczego te cząstki istnieją.

Dalszą część rozpoczniemy rozważaniem miejsca silnych oddziaływań w hierarchii czterech sił, które opisują, jak się wydaje, wszystkie zjawiska we wszechświecie fizycznym. Następnie przedstawimy nową nomenklaturę, która zalicza każdą z cząstek do jednej z kilku rodzin, z których każda z kolei jest scharakteryzowana odrębnymi własnościami. Jedna grupa tych rodzin obejmuje bariony, do których należą w zasadzie cząstki najcięższe. Druga grupa 1 o mezony. Najwcześniej odkryci członkowie tej grupy to cząstki lżejsze od barionów. Nowy system nazywania będzie wymagał krótkiego przeglądu siedmiu liczb kwantowych, czyli wielkości fizycznych, które są zachowywane w silnych oddziaływaniach.

Następnie opiszemy, w' jaki sposób te wielkości są zachowywane przy rozpadzie cząstek w różnych „kanałach⁴⁴ przedstawiających różne sposoby coz-