Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее

Аналогом постоянной тонкой структуры в гравитационных взаимодействиях служит квадрат отношения массы элементарной частицы к планковской массе (α_гр = Gm²/ ћc = ½ (m/m_P)²). Некоторым частицам приписывают заряды, не имеющие динамического смысла, необходимые лишь для того, чтобы характеризовать сохранение частиц определенного сорта в реакциях. Так вводят, например, барионный заряд, полагая, что в любой реакции разность между числом барионов и антибарионов постоянна.

Калибровочные бозоны[206] — частицы со спином единица, переносчики электрослабого взаимодействия. В это семейство входят фотон (от греч. pћotos — частица света) — безмассовый квант электромагнитного поля (экспериментальное ограничение mγ меньше 3.10^–33 МэВ) и открытые совсем недавно промежуточные бозоны — два заряженных W⁺ и W^- (m_w = 80,6 +- 0,4 ГэВ) и один нейтральный Z0 (mZ = 91,161 +- 0,031 ГэВ). Фотон стабилен. W- и Z-бозоны, самые тяжелые из известных частиц, распадаются на лептон-антилептонные пары, однако их времена жизни оцениваются пока весьма приближенно τ ~ (2? 3) 10^–25 с).

Лептоны (от греч. leptos — легкий, мелкий) — к этому семейству частиц относятся электрон (е^-), мюон (μ^-), τ-лептон (τ^-) и три типа нейтрино — электронное (ν_e), мюонное (ν_μ) и τ-нейтрино (ν_τ), а также соответствующие античастицы — позитрон (е⁺), антимюон (μ⁺), анти-τ (τ⁺) и три типа антинейтрино (ν_e, ν_μ,ν_τ). Все они — фермионы со спином 1/2. Характерное свойство лептонов — отсутствие собственной структуры, в рамках современных экспериментальных данных их рассматривают как точечные частицы, которые не способны напрямую участвовать в сильных взаимодействиях. Массы и времена жизни лептонов указаны в таблице (у соответствующих антилептонов те же параметры):

Таблица лептонов

Частица	νe	е	νμ	μ	ντ	τ
Масса (МэВ)	0(меньше 17эВ)	0,51099906(15)	меньше 0,27	105,65839 (6)	меньше 35	1784,1(3)
Время жизни (сек)	стабильно (τ > 300mνe)	стабилен (τ > 2.1022 лет)	стабильно (τ > 1,1.105. mνμ,)	2,19703(4).10-6	(3,03 ±0,08).10-13

В экспериментах московской группы из Института теоретической и экспериментальной физики по уточнению спектра β-распада (n " p + e^-+ν_e) было получено нижнее ограничение на массу электронного нейтрино (14 эВ меньше m?e меньше 46 эВ), что эквивалентно доказательству наличия у нейтрино ненулевой собственной массы. Пока этот результат не подтвержден достаточным объемом независимых данных. Природа процессов, приводящих к огромному расщеплению масс е — μ — τ пока не выявлена, и поэтому неясно, могут ли существовать недоступные современному эксперименту новые члены лептонного семейства.

Кварки (от англ. quark — образ таинственного духа, заимствованный из романа Джеймса Джойса «Поминки по Финнегану») — особые фермионы, существующие внутри адронов, но пока никогда не наблюдавшиеся в свободном виде. Несмотря на это, кварки считаются экспериментально обнаруженными объектами, например, очень быстрые электроны сталкиваются с ними, пролетая сквозь адрон. Для описания современных данных, связанных с адронами, вводят пять типов кварков — так называемых ароматов: u (верхний, от англ. up), d (нижний, от англ. down), с (очарованный, от англ. cћarm), s (странный, от англ. strange), b (прелестный от англ. beauty, или низший от англ. bottom), кроме того, есть серьезные теоретические основания дополнить их шестым t кварком (высшим от англ. top). Это устанавливает очень полезную симметрию между кварками и лептонами, которую можно задать классификацией обоих семейств по поколениям. В первое поколение входят ν_e и е и, соответственно, u- и d-кварки, во второе — ν_μ и μ вместе с с- и s-кварками, в третье — ν_τ и τ вместе с t- и b-кварками. Электрические заряды кварков выражаются в долях заряда электрона (+ 2/3 у u, с, t и -1/3 у d, s, b; для антикварков заряды имеют противоположные знаки). Но кроме аромата кваркам необходимо приписать особое зарядовое свойство, обычно именуемое цветом[207]. Каждый кварк существует в одном из 3-х цветовых состояний (например, желтом, синем или красном). Таким образом, кварков 18 (столько же антикварков), и в каждом лептон-кварковом поколении содержится по 8 частиц.