Размер элементарной частицы — характеристика частицы, отражающая распределение по пространству её электрического заряда. Обычно говорят о среднеквадратическом радиусе распределения электрического заряда, который также характеризует и распределение массы:
,
где — радиус-вектор, — среднеквадратический радиус распределения электрического заряда, — нормированная плотность заряда (как функция радиус-вектора): Условие нормирования: — элемент объёма.
Положения Стандартной модели
В рамках Стандартной модели элементарные частицы делятся на два качественно разных вида: переносчики взаимодействия, которыми являются калибровочные бозоны (фотон, W- и Z-бозоны и ), и частицы вещества, представленные двумя группами: кварки и лептоны. В процессе адронизации из кварков (а также антикварков) и глюонов формируются адроныКонфайнмент и адронизация на сайте Элементы.ру. Этот класс составных частиц делится на две группы: барионы (состоят из 3 кварков) и мезоны (состоят из кварка и антикварка). Наиболее легкими и стабильными из барионов являются нуклоны, составляющие ядро атома, и представленные протоном и нейтроном. К мезонам относятся пионы (-мезоны), каоны (-мезоны) и многие другие. Ввиду большого разнообразия элементарных частиц, их размеры сильно отличаются.
Для калибровочных бозонов, кварков и лептонов в пределах точности выполненных измерений окончательно размеры не были обнаружены. Это означает, что их размеры меньше (пояснение см. выше). Если в дальнейших экспериментах окончательные размеры этих частиц не будут обнаружены, то это может свидетельствовать о том, что размеры калибровочных бозонов, кварков и лептонов близки к фундаментальной длине (которая весьма вероятно может оказаться планковской длиной, равной ).
В отличие от бесструктурных частиц, размеры адронов вполне обнаружимы. Их характерный среднеквадратический радиус определяется радиусом конфайнмента (или удержания кварков) и по порядку величины равен (). При этом он варьирует от адрона к адрону.
Связь среднеквадратического радиуса с формфактором частиц Среднеквадратический радиус распределения заряда связан с формфактором частиц (Фурье-образом их плотности заряда) следующей формулой:
,
где — мнимая единица.
При малых справедливо следующее разложение:
Размеры протона, и -мезонов На сегодняшний день наиболее надёжно измерены среднеквадратические радиусы распределения электрического заряда протона, заряженных - и -мезонов. Измерение формфакторов протона в экспериментах по рассеянию на нём электронов и формфакторов - и -мезонов в экспериментах по рассеянию их на электронах вещества позволило определить соответствующие среднеквадратические радиусы:
для протона: http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Fundamental Physical Constants — Complete Listing,
для -мезонов: ,
для -мезонов: .
Погрешности отражают уровень точности выполненных экспериментов.
См. также Классический радиус электрона Плотность заряда Центр масс Фундаментальная длина Планковская длина Планковский объём
Литература (электронная версия)
Примечания
Категория:Физика элементарных частиц Категория:Статистическая физика Категория:Средние величины