Фундаментальные частицы — элементарные кирпичики устройства нашего мира. Изображение с сайта 21mm.ru
Весь мир вокруг нас состоит из атомов, а они — из протонов, нейтронов и электронов. Однако есть и другие сорта частиц, но только они нестабильны — они живут лишь краткий миг и потом превращаются в обычные частицы. В природе есть много сортов таких частиц, физикам их уже известно несколько сотен. Никакого отдельного «нестабильного вещества» они не создают — просто потому, что они рождаются в высокоэнергетических процессах во Вселенной в совершенно ничтожных количествах и тут же распадаются.
На повседневные явления эти частицы не оказывают практически никакого влияния, но они важны для «функционирования» Вселенной. Если физики хотят узнать, как и почему устроены ядра, что происходит в звездах, как развивалась Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва — им нужно эти частицы изучать. И в частности, им надо измерить время жизни частиц каждого сорта — т. е. сколько времени они в среднем живут от момента рождения до распада.
Когда мы рассказывали про процессы, происходящие с веществом или с отдельными атомами и молекулами, мы старались вначале самостоятельно оценить типичные времена, на которых эти процессы происходят. Для этого обычно было достаточно знать типичные размеры и типичные скорости этих процессов. Увы — для элементарных частиц такая «житейская» интуиция уже не работает! Элементарные частицы распадаются вовсе не потому, что внутри них что-то движется с какой-то скоростью. Распад, превращение одной исходной частицы в набор более легких частиц — это чисто квантовый процесс, и он подчиняется совсем иным законам.
Конечно, интуицию можно развить и здесь, но она потребует вначале серьезного изучения квантовой теории. Поэтому здесь мы ограничимся только рассказом о том, какие у частиц бывают времена жизни и о чём эти времена говорят.
Два руководящих принципа Ядерные распады. Ядерные изомеры