Частицы в таблице (предыдущая часть статьи) размещены соответственно энергии покоя, которой они обладают. Чем больше энергия покоя частицы, тем более высокое место в таблице она занимает. Рассмотрим правую часть таблицы (левой мы займемся в следующей главе). Протон и нейтрон сравнительно тяжелые частицы, и поэтому они приводятся в верхней части таблицы. Электрон, напротив, частица легкая, и в таблице вы найдете его внизу. Массу покоя электрона обозначим mе; она равна примерно 10-27 грамма (точнее, 9,1*10-28 грамма или 9,1*10-31 кг). Если массу электрона mе умножить на квадрат скорости света, то получится энергия покоя электрона: mес2 = 0,51 MeV, как и приведено в таблице. Электрон среди частиц, имеющих массу покоя, самый легкий. Из таблицы следует, что самая тяжелая частица, называемая омегой, более чем в 3000 раз тяжелее электрона. Но даже биллион (1012) частиц омега не способен привести в движение самые точные весы в мире. Квадриллион (1024) протонов весит приблизительно 1 грамм.
Вращение элементарных частиц. Многие тела во Вселенной движутся вокруг собственной оси. Такое движение мы называем вращением. Вращаются планеты, звезды, спутники, галактики, а также молекулы, атомы и элементарные частицы. Вращение элементарных частиц получило название спин. В некотором смысле спин хотя и похож на вращение больших тел, но всё же существенно и отличается от него. Частицу со спином можно представить себе в виде маленького волчка. В отличие от больших тел вращение элементарных частиц нельзя ни замедлить, ни ускорить. Спин является неизменным свойством всех элементарных частиц.
По величине спина все элементарные частицы делятся на две группы. Частицы, которые не вращаются вообще или вращаются очень быстро (т.е. имеют нулевой или целочисленный спин), названы в честь индийского физика Бозе — бозонами. А частицы, которые вращаются со средней скоростью (т.е. имеют полуцелый спин), называются фермионами, по имени итальянского физика Ферми. Оба вида частиц значительно отличаются друг от друга. (Деление частиц на бозоны и фермионы показывает рис. ниже).
Взаимоотношения фермионов и бозонов мы можем представить себе как взаимоотношения пассажиров в поезде
Для наглядности воспользуемся сравнением с поездом. В первом вагоне, проводника которого зовут Ферми, действует правило, согласно которому в купе не должно находиться более двух пассажиров; один из них сидит в направлении движения поезда, другой — против движения. Совсем по-другому ведут себя пассажиры во втором вагоне, проводником которого является господин Бозе. Количество пассажиров в купе не ограничено. Общительные путешественники ведут себя здесь как частицы с нулевым или целочисленным спином. В небольшом пространстве может поместиться значительное количество бозонов, например, фотонов.
Ускоритель частиц (Батавия, Иллинойс, США), сфотографированный с самолета. Частицы (протоны) ускоряются в кольцевом подземном туннеле (самый большой круг). В левой части снимка, внизу — главное здание, от которого влево вверх отходят три канала для экспериментальных исследований. Протоны, попадающие из туннеля в канал, обладают энергией порядка 400 Гэв (4*1011 эв).
Электрический заряд элементарных частиц. Движение электрически заряженных частиц называется электрическим током. Через нить лампы накаливания проходит примерно десять триллионов электронов (1019 электронов) за секунду. Заряд в 1019 электронов называется кулон. Ток одного кулона за секунду равен одному амперу. Таким образом, заряд электрона равен 10-19 кулона. Это наименьший и неделимый электрический заряд. Количество электричества, которым обладает электрон, имеют все частицы с отрицательным зарядом. Заряд протона и всех прочих положительно заряженных частиц имеет такую же величину, как и заряд электрона. Разница здесь только в знаке.