Представления об элементарных частицах в целом, в теории элементарных частиц, благодаря привлечению теории поля, квантовой механики, и теории относительности (включая геометродинамику и теории струн) — оказываются лишены наглядности и простоты, как и полагается быть в любой неклассической дисциплине.
Итак, рассмотрим основные имеющиеся достижения теории элементарных частиц:
Виды элементарных частиц
Элементарные частицы — это мельчайшие, известные в современности, частицы (и волны, т. к. частицы обладают корпускулярно-волновым дуализмом). Их не называют частицами материи, т. к. состоят они (как уже говорилось) — чисто из полей, или из совпадающих искривлений пространства-времени, и не имеют т. о. ни плотности, ни поверхностей, ни геометрической формы. Поэтому их называют просто элементарными частицами, а не элементарными частицами материи.
В самых последних представлениях об элементарных частицах, т. е. струнных теориях, как уже отмечалось, элементарные частицы — это открытые или замкнутые (в т. н. петли), вибрирующие квантовые струны в одиннадцатимерном пространстве-времени, из спектра возможных способов вибраций которых — выводятся различные свойства (в т. ч. виды) элементарных частиц.
В природе — широко распространены всего несколько видов элементарных частиц (т. е. стабильных, и не «виртуальных»). Часть из них, как например, электрон, протон и нейтрон — ложатся в основу атомов (а значит, молекул, и макрообъектов), а другие — всегда находятся в свободном состоянии — фотоны и нейтрино.
В современности, известно также несколько сотен видов нестабильных элементарных частиц (все они распадаются за малые доли секунды, и образуются лишь в т. н. экстремальных условиях, например, в ускорителях, где их можно т. о. получать и изучать).
Простые и сложные элементарные частицы
Протон — является сложной (или составной) элементарной частицей, т. к. представляется (и это показано экспериментально), что он состоит из трёх кварков — простых элементарных частиц. Так же устроен и нейтрон. Подавляющее большинство всех известных элементарных частиц — тоже являются сложными, т. е. состоят из различных комбинаций кварков.
Кварки, формирующие структуру сложных элементарных частиц — считаются простыми, или истинно элементарными частицами, но они никогда, ни доли секунды — не существуют в свободном состоянии, а могут находиться лишь в составе тех или иных, сложных элементарных частиц (протонов, мезонов, гиперонов, резонансов и т. д.).
Свойства различных видов элементарных частиц, мы будем далее рассматривать уже в рамках постнеклассических представлений, где оказывается возможным сразу же объяснять их.
Но об этом — чуть позже, пока же продолжаем речь о (неклассической) теории элементарных частиц:
Элементарность элементарных частиц
До сих пор, ни одну элементарную частицу (ни простую, ни сложную), никакими силами и методами — не удалось раздробить на более мелкие, более фундаментальные частицы.
Реакции распада нестабильных частиц — это вовсе не раздробление, а всего лишь примеры взаимопревращений элементарных частиц.
Сложные элементарные частицы (протоны, мезоны и т. п., состоящие из кварков) нельзя раздробить уже потому, что напряжённость глюонного поля, скрепляющего кварки — растёт с увеличением расстояний между кварками (это — единственное достаточно непротиворечивое объяснение, на неклассическом этапе, нераздробимости сложных элементарных частиц). Поэтому последние, хоть и состоят из кварков, всё равно являются элементарными (неделимыми) частицами, хотя их также интерпретируют как составные частицы, а истинно элементарными частицами — как уже говорилось, считают кварки, хотя последние и не существуют в свободном состоянии.
Нераздробимость — свойственна, естественно, и всем простым элементарным частицам: электронам, нейтрино, мюонам, кваркам и т. п.
В общем, все элементарные частицы, пока — оказываются неделимы, и выглядят по-настоящему элементарными, подобно неделимым древнегреческим атомам (при этом, радикально отличаясь от последних разнообразными странными общими свойствами — отсутствием формы, размеров, бесплотностью, наличием внутренней структуры из кварков, и т. п.).