Рис. 10. Не только фотоны, но все другие элементарные час­тицы обладают волновыми свойствами. Дифракция пучка электронов происходит точно так же, как и дифракция свето­вого пучка.

Итак, к списку известных нам элементар­ных частиц мы должны добавить световую частицу — фотон.

ИСПУСКАНИЕ СВЕТА И РОЖДЕНИЕ ЧАСТИЦ

Поскольку мы считаем фотон такой же пол­ноправной частицей, как, например, протон и нейтрон, рождение частиц не может быть для нас удивительным. Любой фонарь или лампа испускает свет, т. е. поток фотонов, а между тем в веществе фонаря фотонов нет. Очевидно, фотоны рождаются в процессе испускания све­та. Как это происходит, известно из атомной физики. Атом поглощает энергию и переходит в возбужденное состояние. Затем он возвраща­ется в основное состояние и испускает при этом световой квант, т. е. фотон (рис. 11). Теория объясняет, что рождение любой эле­ментарной частицы происходит по тем же зако­нам, как и испускание фотонов. Это относится, в частности, и к бета-распаду.

Квантовая механика рассматривает протон и нейтрон как два сос­тояния одной и той же элементарной частицы, которую назвали нук­лоном (это название оз­начает просто «ядерная частица»). В свободном виде или в ядрах, пере­груженных нейтронами, нейтрон — возбужден­ное состояние нуклона,

Рис. 11. Поглощение и из­лучение света атомом.

а протон — его основное состояние. Напротив, в ядрах, перегруженных протонами, протон оказывается возбужденным, а нейтрон — основ­ным состоянием.

ТЯЖЕЛЫЕ, СРЕДНИЕ И ЛЕГКИЕ ЧАСТИЦЫ

Мы не будем перечислять все известные науке частицы, а сосредоточим внимание на их общих свойствах. По массе все частицы разделяют на три- группы барионы, мезоны и лептоны. Названия эти происходят от гре­ческих слов «тяжелый», «средний» и «легкий».

К барионам относятся уже известные нам нуклоны — протон и нейтрон, а также частицы более тяжелые, чем нуклоны,— их называют гиперонами. К лептонам относится известный нам электрон, а также позитрон и нейтрино, о которых речь будет идти ниже.

Мезоны — частицы со средней массой: они легче нуклонов, но тяжелее электронов. Все они неустойчивы и за малые доли секунды рас­падаются. По массе, времени «жизни» и дру­гим свойствам их разделяют на несколько групп: мю-мезоны (мюоны), пи-мезоны (пионы), К-мезоны.

Особняком стоит фотон, или световой квант.

Если учитывать не только массу, но и дру­гие свойства частиц, то можно объединить гипероны и .К-мезоны в одну группу «странных частиц», а мю-мезоны отнести к лептонам. В группе мезонов при этом остаются только пи-мезоны (пионы).

ЧАСТИЦЫ-ВОЛЧКИ

Мы знаем, что существуют постоянные маг­ниты и электромагниты. В электромагните те­чет круговой ток; он и возбуждает магнитное поле. В постоянном магните обычных токов нет. В нем магнитное поле возбуждают атомы и даже отдельные электроны, которые ведут себя как маленькие магнитики. В немагнитном веществе эти магнитики направлены беспоря­дочно. При намагничивании все магнитики выстраиваются в одном направлении. То, что электрон ведет себя как магнит, проще всего объяснить тем, что он вращается, как вол­чок, вокруг своей оси. Ведь вращающийся заряд — все равно как круговой ток. Любое заряженное тело при вращении становится маг­нитом. Кстати, и многие другие свойства элект-

268