![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Промышленность и Производство
Техника
Элементарные частицы. Античастицы, взаимные превращения частиц |
Элементарные частицы. Античастицы, взаимные превращения частиц Горохов А.В. Одним из самых важных результатов в физике высоких энергий является открытие античастиц. Первая античастица -позитрон теоретически предсказан и открыт в начале 30 годов. Он имеет точно такую же массу и абсолютную величину заряда, как и электрон, но знак заряда позитрона противоположен знаку заряда электрона. Электрон и позитрон обозначают соответственно e- и e . В вакууме позитрон так же стабилен как и электрон, однако при встрече электрона и позитрона происходит их аннигиляция, превращение в g- кванты. При аннигиляции испускается, как првило, два или три фотона. e e- -->g g, e e- --> g g g. На ускорителях наблюдается также реакция, обратная аннигиляции электрона и позитрона. При столкновении двух g- квантов рождается пара "электрон позитрон". g g-->e e-. Подобных процессы с высокой точностью рассчитываются в рамках квантовой теории поля - объединяющей квантовую механику и теорию относительности. Вслед за позитроном были открыты и другие античастицы. В середине 50-х годов на ускорителях были созданы антипротон и антинейтрон, а затем даже антиядра, а в самое последнее время и антиатомы. Как правило, античастицы обозначаются теми же буквами, что и соответствующие частицы, но над буквой ставиться черточка (или тильда). Например, - антинейтрино и т.п. Масса каждой частицы строго равна массе соответствующей античастицы, а знаки их зарядов противоположны. Мысленная операция замены "частица --> античастица" называется зарядовым сопряжением. При этой операции фотон, который не несет какого-либо заряда, переходит сам в себя. Фотон принадлежит к сравнительно редкомку типу истинно нейтральных частиц, не имеющих зарядовых двойников. Типы частиц, фундаментальные взаимодействия Все элементарные частицы в зависимости от спина делятся на фермионы, если спин полуцелый (в единицах (h/2p)), и бозоны, если спин целый. Кроме того, в зависимости от типов взаимодействий, которым подвержены частицы, различают два семейства: адроны - частицы как с целым, так и полуцелым спином, участвующие во всех фундаментальных взаимодействиях, и лептоны - частицы с полуцелым спином, которые участвуют во всех взаимодействиях, за исключением сильного. В настоящее время известны четыре фундаментальных типа взаимодействий: гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное. Слабое взаимодействие отвечает, например, за бета-распады ядер, электромагнитное - связывает электрон и протон в атоме водорода, а сильное взаимодействие - нуклоны в атомных ядрах. С современной точки зрения внутриядерное взаимодействие не является истинно фундаментальным, а устроено наподобие т.н. "химических" сил, которые являются следствием сложной игры кулоновского (электромагнитного) взаимодействия и принципа запрета Паули. Адроны с целым спином называют мезонами, с полуцелым - барионами Известно несколько сотен адронов. Большинство их крайне нестабильны - это т.н. резонансы: они распадаются на более легкие частицы посредством сильного взаимодействия. Типичное время жизни резонансов ~ 10-21 с. Квазистабильные адроны живут гораздо дольше и распадаются посредством слабого и электромагнитного взаимодействий.
Конечными продуктами распадов квазистабильных мезонов являются более легкие мезоны, лептоны и фотоны, а также, если распадающиеся мезоны достаточно массивны, то пары "барион антибарион". Самые легкие барионы (протон и нейтрон) называются нуклонами. Более тяжелые квазистабильные барионы (L , S, X, W,. ) называют гиперонами. Конечными продуктами распадов гиперонов являются лептоны, мезоны, фотоны и обязательно нуклон. Из протонов и нейтронов состоят атомные ядра, остальные адроны не входят в состав окружающего нас стабильного вещества, они рождаются при столкновениях частиц, обладающих высокими энергиями. Согласно современным представлениям все адроны не являются истинно элементарными частицами. Все они состоят из кварков и глюонов. В отличие от адронов лептоны истинно элементарные частицы (по крайней мере в рамках т.н. стандартной модели). Известны три заряженных лептона: электрон e-, мюон m и тау-лептон - и три нейтральных: электронное нейтрино e, мюонное нейтрино m и тау-нейтрино . У каждой из этих частиц имеется соответствующая античастица. Мюон и - лептон распадаются за счет слабого взаимодействия, а электрон стабилен. В слабых распадах каждый из заряженных лептонов рождается в сопровождении соего антинейтрино. В электромагнитных взаимодействиях рождаются пары заряженных лептонов: e e-,m m-, -. Эти закономерности удается объяснить, если предположить, что все лептоны обладают своего рода лептонным "зарядом", равным 1 для лептонов и -1 для антилептонов. Во всех наблюдавшихя процессах лептонный заряд сохраняется. Предсказаны процессы, в которых ожидается несохранение лептонного заряда: распад протона, двойной бета-распад, нейтринные осцилляции. (Нейтринные осцилляции предсказаны в середине 50-х Б. Понтекорво для обяснения наблюдающегося дефицита солнечных (электронных) нейтрино. (Будучи испущенным на Солнце, электронное нейтрино с заметной вероятностью превращается по пути на Землю в мюонное и не регистрируется детектором, настроенным на e. Летом 1998 г. процесс нейтринной осцилляции был обнаружен в лабораторных условиях). С середины 70-х годов общепринятым стал подход т.н. калибровочных теорий поля, в которых все взаимодействия рассматриваются по аналогии с электродинамикой. На основе теории Глэшоу - Вайнберга - Салама было предсказано, что слабое взаимодействие осуществляется за счет обмена W - и Z- бозонами - квантами поля слабого взаимодействия. Для того, чтобы это взаимодействие было слабым и короткодействующим, нужно, чтобы масса этих промежуточных бозонов была очень большой ~ 100 ГэВ. Эти частицы были обнаружены в 1983 г. на протон - антипроном коллайдере В Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). Оказалось, что при энергиях ~ 100 ГэВ электромагнитное и слабое взаимодействие перестают быть различными и объединяются в единое электрослабое взаимодействие. Список литературы
В 1956 ЕСПИ вместе с левыми социал-демократами образовала избирательный блок «Народный союз», получивший на парламентских выборах 1963—9, а на выборах 1967—10 мандатов (из 60). В связи с решением Национальной конференции (ноябрь 1968) «Народного союза» о преобразовании его в политическую партию ЦК ЕСПИ, на основании решения 16-го съезда (октября 1968) ЕСПИ, заявил о прекращении с 31 декабря 1968 деятельности ЕСПИ. Единая теория поля Еди'ная тео'рия по'ля, физическая теория, задачей которой является единое описание всех элементарных частиц (или хотя бы группы частиц), выведение свойств этих частиц, законов их движения, их взаимных превращений из неких универсальных законов, описывающих единую «первоматерию», различные состояния которой и соответствуют различным частицам. Первым примером Е. т. п. была попытка Х. А. Лоренца объяснить всю инерцию электрона (т. е. вывести значение его массы) на основе классической электродинамики. Сам электрон выступал при этом в роли «сгустка» электромагнитного поля, так что управляющие его движением законы в конечном итоге должны были сводиться к законам, описывающим это поле
2. Материальная структура Вселенной и элементарных частиц
3. Элементарные частицы и космология
4. Черные дыры и элементарные частицы
5. Спектр масс элементарных частиц, связь микро и макро масштабов, соотношение космических энергий
12. Оболочечное строение элементарных частиц
13. Единая квантовая теория: матричное моделирование элементарных частиц
14. Элементарные частицы в виде корпускул и волн и модель атома
16. Изучение взаимно влияющих друг на друга математических параметров
17. Эквивалентность пяти классов функций элементарных по Кальмару
18. Роль дидактических игр в развитии элементарных математических представлений дошкольника
19. Развитие и взаимное влияние математики, философии и искусства
20. Синтез твердых растворов и исследования низкотемпературных фазовых превращений
26. Развитие элементарных математических представлений у детей 4-5 лет в свете современных требований
27. Общества взаимного страхования
28. Концепция профессионально ориентированного курса "Элементарная физика" в педвузе
29. Фазовое равновесие и фазовые превращения
30. Прямые инвестиции Японии в странах - членах ес и их влияние на развитие взаимной торговли
31. Элементарное мышление животных
32. Элементарное мышление, или рассудочная деятельность, животных: основные понятия и методы изучения
33. Вычисление элементарных функций
34. Эквивалентность элементарных функций
35. Элементарные конфортные отображения
37. Моизм (мо цзя): религиозно-популистский утилитаризм - этика объединяющей любви и взаимной пользы
41. Элементарные свойства информации
42. Превращение России в европейскую державу при Петре Первом
43. Доказательство Великой теоремы Ферма методами элементарной алгебры
44. Оценивание смещения статистики взаимной спектральной плотности многомерного временного ряда
45. Превращение США в первую индустриальную страну мира. Изменение промышленной структуры
48. Формирование у дошкольников 6-7 лет элементарных математических представлений
50. Естественнонаучные предпосылки превращения психологии в самостоятельную дисциплину
51. Развитие термодинамики. Формирование представлений о превращении энергии
52. Методы определения элементарного электрического заряда
57. Частица "ну" в диалогической и монологической речи
58. Россия 1917 - 1922гг. Распад цивилизованного конгломерата. Характеристики процесса
61. Распад Старо-Вавилонского царства. Касситское царство
63. Распад СССР: этнические миграции и проблема диаспор
64. Венгрия в первой половине XVII в. Столетие распада
65. Изображение распада дворянства в пьесе А.П. Чехова "Вишневый сад"
66. Закон радиактивного распада
68. Исследование реакции нижней ионосферы на высыпание энергичных частиц из радиационных поясов Земли
69. Человек как частица биосферы
73. Стационарные "одномерные" движения одной частицы
74. Общая характеристика советского права периода перестройки и распада СССР
75. Советская кооперация пред распадом СССР
77. Моделирование движения невесомой заряженной частицы в электрическом поле в среде MathCAD и Matlab
78. Причина распада Киевской Руси
79. Распад СССР
80. Распад СССР: причины и последствия становления российской государственности
81. СССР в 1980-1990 гг.: причины и последствия распада
82. Иммуноанализ методом подсчета частиц
83. Проблема национального самоопределения и цивилизационной идентичности после распада Советского Союза
85. Взаимодействие бета-частиц с веществом
89. Осаждение частиц
90. Разработка опорной Цифровой Системы Коммутации (на примере ЦСК "Квант-Е")
91. АТСКЭ Квант
93. Проектирование ЦС АТСКЭ Квант
94. АТС типа "Квант"
96. Сучасні квантові криптографічні лінії зв’язку
97. Модернизация оптической системы лазерной установки "Квант-15"