Используя все более мощную технику, физики продолжали сталкивать крошечные частицы материи все более высокой энергии. При этом в течение коротких промежутков времени воссоздавались условия, не существовавшие со времен Большого взрыва. Среди образовавшихся осколков ученые искали новые фундаментальные частицы, чтобы добавить их к растущему списку элементарных частиц. Вот что они обнаружили: еще четыре кварка — с, s, b и t, еще одного, даже более тяжелого, родственника электрона, названного тау-лептоном, а также еще две частицы, свойства которых схожи со свойствами нейтрино (они получили название мюонного нейтрино и тау-нейтрино, чтобы отличить их от первого нейтрино, которое стало называться электронным нейтрино).
Таблица 1.1
Три семейства фундаментальных частиц и массы частиц (в долях массы протона). Значения масс нейтрино до сих пор не удалось определить экспериментально.
| Семейство 1 | Семейство 2 | Семейство 3 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Частица | Масса | Частица | Масса | Частица | Масса |
| Электрон | 0,00054 | Мюон | 0,11 | Тау | 1,9 |
| Электронное нейтрино | <10-8 | Мюонное нейтрино | <0,0003 | Тау-нейтрино | <0,033 |
| u-кварк | 0,0047 | с-кварк | 1,6 | t-кварк | 189,0 |
| d-кварк | 0,0074 | s-кварк | 0,16 | b-кварк | 5,2 |
Эти частицы образуются в соударениях при высокой энергии, они существуют только в течение коротких промежутков времени и не входят в состав обычной материи. Но и это еще не конец истории. Каждая из этих частиц имеет соответствующую ей античастицу, обладающую такой же массой, но являющейся противоположной в некоторых других отношениях, например, противоположной по электрическому заряду (или зарядам других видов взаимодействий, обсуждаемых ниже). Например, античастица электрона называется позитроном, она имеет такую же массу, но ее электрический заряд[1] равен +1, тогда как у электрона он составляет −1. При контакте вещество и антивещество взаимно уничтожаются, превращаясь в чистую энергию — вот почему антивещество, образовавшееся естественным образом, крайне редко встречается в окружающем нас мире.
1
Подразумевается, что заряды частиц выражены в единицах элементарного заряда