После второй мировой войны, благодаря использованию со­временной экспериментальной техники, и прежде всего мощ­ным ускорителям, в которых создаются условия высоких энергий и громадных скоростей, было установлено существо­вание большого числа элементарных частиц — свыше 300. Среди них имеются как экспериментально обнаруженные, так и теоретически вычисленные, включая резонансы, квар­ки, виртуальные частицы.

Основными характеристиками элементарных частиц яв­ляются масса, заряд, среднее время жизни, спин и кванто­вые числа. Масса покоя элементарных частиц определяет сред­ние частицы с массой покоя в пределах от одной до тысячи масс электрона. Некоторые частицы, например, фотоны, не имеют массы покоя. Остальные частицы по величине мас­сы покоя делятся на три группы. Лептоны — легкие частицы (электрон и нейтрино)

; мезоны — средние частицы с массой покоя в пределах от одной до тысячи масс электро­на; барионы — тяжелые частицы, чья масса превышает ты­сячу масс электрона и в состав которых входят протоны, нейтроны, гипероны и многие резонансы. Электрический заряд является важнейшей характе­ристикой элементарных частиц. Каждой частице, кроме фо­тона и двух мезонов, соответствуют античастицы с проти­воположным зарядом.

Спин характеризует момент количества микрочасти­цы. Вместе с понятием «квантовое число» он характери­зует состояние элементарной частицы. Характеристикой элементарных частиц являются так­же взаимодействия. В природе различают четыре вида фундаментальных взаимодействий: сильное, электромаг­нитное, слабое и гравитационное. Свойства элементарных частиц определяются, в основном, первыми тремя видами взаимодействия.

Сильное взаимодействие существует на уровне атом­ных ядер и представляет собой взаимное притяжение и от­талкивание их составных частей. Оно действует на расстоя­нии порядка 10-13 см. При определенных условиях сильное вза­имодействие очень прочно связывает частицы, в результате чего образуются материальные системы с высокой энергией связи — атомные ядра.

Именно по этой причине ядра атомов являются весьма устойчивыми и их трудно разрушить. Час­тицы, не участвующие в сильных взаимодействиях, называ­ются лептонами (например, электроны, мюоны, нейтрино). Электромагнитное взаимодействие примерно в ты­сячу раз слабее сильного, но значительно более дальнодействующее. Взаимодействие такого типа свойственно элект­рически заряженным частицам.

Носителем электромагнит­ного взаимодействия является не имеющий заряда фотон— квант электромагнитного поля. В процессе электромагнит­ного взаимодействия электроны и атомные ядра соединя­ются в атомы, а атомы в молекулы. Можно сказать, что это взаимодействие является основным на макроуровне орга­низации материи. Слабое взаимодействие возможно между различны­ми частицами.

Оно простирается на расстоянии порядка 10-15 – 10-22 см и связано, главным образом с распадом ча­стиц, например, с происходящими в атомном ядре превра­щениями нейтрона в протон, электрон и антинейтрино. В соответствии с современными представлениями неста­бильность большинства частиц обусловлена слабым взаи­модействием. Гравитационное взаимодействие является самым слабым и оно не учитывается в теории элементарных час­тиц. Но на ультрамалых расстояниях порядка 10-33 и при уль­трабольших энергиях гравитация приобретает существенное значение, поскольку гравитационное взаимодействие по своей силе становится сравнимым с другими взаимодействиями. Решающее значение, с неограниченным радиусом действия, гравитационное взаимодействие приобретает в космических масштабах. В природе, как правило, проявляется не одно, а все виды взаимодействий, и свойства многих частиц определяются всеми четырьмя его типами. Например, протон — частица с сильным взаимодействием, но наличие электрического за­ряда заставляет его принимать участие также в электро­магнитном взаимодействии. А поскольку он мог возникнуть вследствии (β-распада нейтрона, т. е. в результате слабого взаимодействия, он связан со слабым взаимодействием. Кроме того, протон учавствует в гравитационном взаимо­действии, так как тела, в состав атомов которых он входит, имеют вес. Частицами, участвующими во всех видах взаимодей­ствия, являются андроны (к числу этих частиц принадле­жат нуклоны и все резонансы). От силы взаимодействия зависит время, в течение ко­торого совершается превращение элементарных частиц. Что­бы при столкновениях элементарных частиц рождались но­вые частицы, кинетическая энергия сталкивающихся час­тиц должна быть сравнимой с энергией покоя рождающихся частиц. Частицы с такими большими энергиями находятся в космических лучах или разгоняются в ускорителях. По времени жизни частицы делятся на стабильные и неста­бильные. Стабильных частиц пять: фотон, две разновидно­сти нейтрино, электрон и протон. Именно стабильные час­тицы играют важнейшую роль в структуре макротел. Все остальные частицы нестабильны, они существуют около 10-10 ч -10-24 сек, после чего распадаются. Элементарные частицы со средним временем жизни 10-23-10-22ч называют резонансами. Из-за краткого времени жизни они распада­ются до того, как успеют покинуть атом или атомное ядро. Резонансы, как уже упоминалось, вычислены только теоре­тически и экспериментально не зафиксированы. Квантовая механика является той областью знания, где особенно отчетлива видна ограниченность научного метода познания микромира. В настоящее время физика элементар­ных частиц подошла к уровню, когда формы материи (веще­ство и поле) становятся неразличимы между собой, и про­является вторичность материальных свойств по отношению к идеальным характеристикам, описываемым лишь в тер­минах информации [2]. (Помните: «В начале было Слово...» (Иоан. 1, 1), «В начале словом Божиим небеса и земля со­ставлены» (2 Пет. 3, 5)