К 1947 году список известных элементарных частиц (если не считать предполагаемых нейтрино) состоял из 12 позиций. 12 представителей микромира — немного, но уже возникает потребность хоть как-то систематизировать «кирпичи» Вселенной…
Основой любой классификации является выбор признаков.
Некогда Д. И. Менделеев выбрал в качестве основного признака элементов их атомный вес. И этот удачный выбор стал залогом успеха. Потому что классификация — это не просто приведение в порядок, в систему разрозненных сведений и признаков. Правильная классификация сама может приводить к дальнейшим открытиям и потому является важным шагом на пути построения новой отрасли науки.
Первой основой для классификации элементарных частиц была принята тоже масса. Но сделано это было вовсе не по традиции. Давайте-ка подумаем, что такое масса с точки зрения элементарных частиц?
Классическая физика учила, что масса есть мера инертности.
Но для микромира классические определения нуждаются в углублении. Так вот, для частиц масса определяется прежде всего теми взаимодействиями, в которых участвуют сами частицы. То есть здесь масса по своему существу является одной из главных характеристик, позволяющих разбить частицы по классам взаимодействий.
Расположив все известные частицы (все 12 штук) в порядке возрастания их масс, мы можем сразу выделить три или даже четыре группы, если учитывать фотон в отдельной категории сверхлегких частиц.
Итак: сверхлегкие частицы — единственный представитель фотон. Группа легких частиц, участников реакций со слабыми взаимодействиями — лептоны.
Следующая группа частиц-«средневесов» — мезоны, являющиеся переносчиками сильных взаимодействий.
И третья весовая категория — «тяжеловесы», или барионы. В описываемое время к ним относились нуклоны: протон и нейтрон.
Более тяжелых частиц известно не было.
Кроме массы, все указанные частицы можно было характеризовать такими квантовыми числами, как спин и электрический заряд, можно было характеризовать их еще временем жизни. По всем этим параметрам частицы легко ложились в таблицу.
Таблица стабильных частиц, известных к 1947 году
Хорошая получилась таблица, хорошая классификация. Задав массу, спин и заряд, можно было понять все реакции превращений, в которых участвовали электроны и фотоны, мю- и пи-мезоны, нуклоны…
Казалось, для физиков, занимающихся элементарными частицами, настали спокойные времена. Но так только казалось…