Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7 | Следующая страница реферата

Аналогичные представления были использованы и при построении теории взаимодействия нуклонов. Предполагалось, что каждый нуклон характеризуется специфическим «нуклонным зарядом», создающим поле ядерных сил. Этому полю соответствуют кванты, которые, в отличие от квантов электромагнитного поля, могут иметь не равную нулю массу покоя. Впервые эта идея была высказана в
1934 г. Д. Д. Иваненко и И. Е. Таммом, допускавшими, что квантами ядерного поля являются электроны и нейтрино. Предположение, что ядерное взаимодействие осуществляется через электронно-нейтринное поле, позволило объяснить короткодействующий характер ядерных сил, но привело бы к слишком малым значениям энергии связи нуклонов.

Эта идея нашла дальнейшее развитие в работе Юкавы, который предположил, что «тяжелым» квантом поля ядерных сил является (в то время еще гипотетическая) частица с массой покоя, равной примерно 200 электронным массам. В 1937 г. в составе космического излучения была обнаружена частица с массой, близкой к 200 те, получившая название мезона. Первоначально считалось, что квантом ядерного поля является именно такой мезон; однако дальнейшие исследования показали ошибочность этого. Частица с m[pic]mе в настоящее время известна под названием мюзона. Он весьма незначительно взаимодействует с нуклоном — примерно в 1012 раз слабее, чем если ,бы он действительно, был тяжелым квантом ядерного поля.

Определенная к настоящему времени масса мюона m[pic] = 105,659 Мэв ) .
Обнаружены положительные и отельные мюоны, причем по абсолютной величине их заряд, по-видимому, не отличается от заряда электрона. Спин мюона равен Ѕ.
Как положительные, так и отрицательные мюоны неустойчивы; их средняя продолжительность жизни в вакууме в системе координат, связанной с мюоном, равна [pic]=2,2 • 106 сек ). ; Распад мюона происходит по схеме

[pic] где е± обозначает электрон или позитрон, v[pic] и ve — нейтральные частицы (мюонное и электронное нейтрино) ; черточка над символом' обозначает античастицы.

Слабое взаимодействие мюонов с нуклонами подтверждается, в частности, тем, что [pic] может захватываться ядрами на К-, L-, ... оболочки атома, при этом образуются мезоатомы Радиус мюонной орбиты в 207 раз меньше радиуса электронной орбиты, в результате чего для элементов с Z > 30 размеры К-орбиты мюона становятся сравнимыми с размерами ядер. При этом мюон большую часть времени проводит внутри ядер. Несмотря на это, не наблюдается резкого уменьшения средней продолжительности жизни мюона, что можно объяснить только слабым взаимодействием мюонов с нуклонами. Роль мюона в ядерных процессах неясна. Ясно, однако, что он не может играть роли кванта ядерного поля из-за слабого взаимодействия с нуклонами.

В 1947 г. в составе космического излучения были обнаружены частицы, сильно взаимодействующие с нуклонами. Их назвали [pic]-мезонами . Год спустя они были получены искусственным путем бомбардировкой ядер различных элементов быстрыми (300 — 400 Мэв) [pic]-частицами, протонами и нейтронами.
Сначала были обнаружены только заряженные [pic]-мезоны, которые распадаются по схеме

[pic]

Такой распад [pic]-мезона называется [pic]-распадом.

В 1950 г. были обнаружены нейтральные [pic]-мезоны ([pic]) , вернее, пары [pic]- квантов, возникающих при их распаде:

[pic]

Энергия каждого кванта [pic]70 Мэв. Спустя некоторое время было установлено, что существует и другой, на два порядка менее вероятный тип распада:

[pic]

Используя понятие изотопического спина, можно рассматривать [pic]+-,
[pic]- и [pic]-мезоны как три различных зарядовых состояния [pic]-мезона.
Естественно поэтому предполагать, что изотопический спин [pic]-мезона равен единице и различные [pic]-мезоны соответствуют трем его проекциям на ось[pic]:
Такая связь [pic]-компоненты изотопического спина с различными [pic]- мезонами соответствует правилу (использованному и при рассмотрении нуклонов): заряд частицы возрастает с ростом Т[pic].

В начале 50-х годов были открыты К-мезоны.

В начале 60-х годов была открыта новая разновидность частиц, получившая название резонансов (резонансных состояний). На сегодняшний день открыто более 100 резонансов, причем рост их числа не предвещает пока насыщения.

Классификация элементарных частиц

В 1932 г. в составе космического излучения был обнаружен позитрон, существование которого было предсказано теорией Дирака еще в 1929 г. Этот факт имел очень большое значение не только для подтверждения правильности теории Дирака, но и потому, что позитрон явился первой из открытых античастиц. Последующее открытие других античастиц привело к мысли о том, что законы физики симметричны относительно изменения знака электрического заряда частицы. В результате этого возникло представление о зарядовом сопряжении, т. е. преобразовании, при котором частицы заменяются античастицами с одновременным изменением в уравнениях знаков всех зарядов, магнитных моментов и электромагнитныхполей, причем сами уравнения, описывающие поведение системы, остаются неизменными.

Первоначальная интерпретация позитрона как дырки в сплошь заполненном электронном фоне в настоящее время оставлена. Нецелесообразность такого объяснения стала очевидной после того как в 1934 г. была создана релятивистская теория заряженных частиц со спином, равным нулю, применимая, в частности, к [pic]-мезонам. Из этой теории следовала возможность образования пар [pic]–[pic]-мезонов [pic]-квантами и аннигиляция этих пар, причем вероятность обоих процессов могла быть вычислена по формулам, отличающимся только постоянными множителями от соответствующих формул для электронов и позитронов. Поскольку же
[pic]-мезоны подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна, к ним неприменим принцип Паули, необходимый для представления о заполненном частицами фоне.
Таким образом, существование частиц и античастиц и характерные для них процессы рождения и аннигиляции не потребовали для своего объяснения концепции фона. Электрон и позитрон во всех отношениях являются совершенно равноправными частицами.

Известные в настоящее время частицы могут быть разделены на четыре группы:

1. Фотон.

2. Легкие частицы (лептоны) с массой, меньшей массы [pic]-мезона
(нейтрино двух типов, электрон, мюон). Все лептоны являются фермионами, т. е. имеют спин Ѕ и подчиняются статистике Ферми — Дирака.

3. Мезоны и мезонные резонансы, к которым относятся [pic]-мезоны и более массивные частицы с целочисленным спином. Все они являются бозонами, т. е. подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна.

4. Барионы и барионные резонансы . К ним относятся нуклоны и более массивные частицы. Все они являются фермионами и имеют полуцелый спин.

После открытия позитрона, являющегося античастицей по отношению к электрону, возник вопрос: существуют ли античастицы у всех «элементарных» частиц?

Представление, что нейтрино имеет античастицу — антинейтрино, возникло почти одновременно с первыми попытками дать теоретическое объяснение электронного и позитронного распада (бета-распада ядер); однако только последние исследования двойного бета-распада дали право утвердительно ответить на этот вопрос.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: quality assurance design patterns системный анализ, налоги и налогообложение.



Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки