Частици и античастици - studopediya

Хипотезата за античастица първи стана през 1928 година, когато на базата на Дирак уравнение релативистична вълна прогнозира съществуването на позитрон (вж. § 263), открити четири години по-късно К. Андерсън в космическата радиация.

Електроните и позитрона не е единствената двойка частица - античастица. Въз основа на релативистичната теория ние сме дошли до извода, че трябва да съществува античастица за всеки елементарни частици (принцип свързване заплащане). Експериментите показват, че с малки изключения (например, фотонни и р 0 Meson) наистина съответства античастица всяка частица.

От общите принципи на квантовата теория, че частици и античастици, трябва да имат еднаква тежест, същите жизнения път, във вакуум, равни по размер, но с обратен знак на електрическите заряди (и магнитни моменти), същата гърба и изотопен назад, и същите остават квантово число дължи елементарни частици за описване модели на тяхното взаимодействие (брой лептон (вж. § 275), барионен номер (вж. § 275), странност (вж. § 274), чара (вж. § 275) и т.н.). До 1956 се е смятало, че е налице пълен симетрия между частици и античастици, т. Е. Ако процес е между частиците, тогава трябва да има точно същата (със същите характеристики) процес между античастици. Въпреки това, през 1956 г., се оказа, че като симетрия е характерен само за силните и електромагнитните взаимодействия и смущения за слабия.

Според Дирак теория, сблъсък на частици и античастици трябва да доведе до тяхното взаимно унищожение, които възникват в резултат на други елементарни частици или фотони. Един пример на тази реакция се счита (263.3) унищожение на електрон - позитрон (-1 0 1 0 д + е ® 2 g).

След съществуването на позитрона прогнозира теоретично е потвърден експериментално, въпросът за съществуването на антипротон и антинеутрон. Изчисленията показват, че създаването на двойка частиците - античастици трябва да изразходва енергия в повече от два пъти енергията на чифт почивка, защото частиците трябва да бъдат докладвани много значителна кинетична енергия. За създаване на р - р # 771; производство двойка се нуждае от енергия от около 4.4 GeV. Антипротон е наистина наблюдава експериментално (1955) в разсейването на протони (ускорено в големите докато синхротронни UCLA) нуклоните в ядрата на целта (целта е мед), в резултат на парата се раждат р - р # 771.

Антипротон различава от знаците на електрически заряд на протона и вътрешен магнитен момент. Антипротон може да унищожи не само протон, но и неутронна:

Година по-късно (1956) в същото ускорител успя да се антинеутрон (п # 771;) и да извършват своята унищожение. Antineutrons са възникнали в резултат на обмен на такса антипротони по време на тяхното движение през материала. Реакция презареждане р # 771; е Ме зарежда между около нуклон и antinucleon и може да се осъществи съгласно схемите

Антинеутрон п # 771; Тя се различава от неутронна nznakom вътрешен магнитен момент. Ако антипротони - стабилни частици, свободната антинеутрон, ако той не се чувства унищожение, най-накрая претърпява разпад от схемата

Не бяха намерени античастици за р + Meson, каоните и хипероните (вж. § 274). Все пак, има частици, които нямат античастици - така наречените истински неутрални частици. Те включват фотон, стр ° Meson и # 951; мезон (теглото му е 1074me живот от 7 х 10 -19 S ;. разлага до образуване на Р-мезони и # 947; лъчи). Наистина неутрални частици са неспособни на унищожение, но имат взаимно превръщане е фундаментално свойство на всички елементарни частици. Може да се каже, че всеки от истински неутрални частици е идентичен с античастици.

Голям интерес и сериозни трудности доказателство за съществуването на antineutrinos и отговорът на въпроса дали неутрино и антинеутрино са еднакви или различни частици. Използването на мощни потоци antineutrinos произведени в реактора (делене фрагменти, тежки ядра изпитват # 946 и гниене, съгласно (258.1) излъчват antineutrinos), American физика К. Е. Reines и Cowan (1956) здраво фиксиран улавяне на електрони реакционни antineutrinos протон:

По същия начин, реакцията на улавяне на електрони е фиксиран неутронни неутрино:

По този начин, реакция (273.6) и (273.7) са, от една страна, неоспоримо доказателство, че положителни и V # 771; д. - реални частици, а не фиктивни понятия, въведени само за да обясни # 946; гниене, и от друга - потвърждават извода, че положителната и V # 771; е - различни частици.

В други експерименти върху производството и усвояването на мюон неутрино показват, че и двете VM и V # 771 М - различни частици. Също така е доказано, че няколко положителни. VM - различни частици и ве пара. о # 771; д не е един и същ чифт VM. V # 771 М Според идеята В. М. Pontekorvo. (Виж § 271), реакция се провежда за улавяне мюон неутрино (получени от гниене P + ®m + + VM (271.1)) неутрони и получените частици са наблюдавани. Оказа се, че реакцията на (273.7) не е, и е заловен от схемата

.. Т.е. вместо електрони в реакционната роден m - FJ, ~ мюон. Той също така потвърди, разликата между съм и VM

Според настоящите изглед, неутрино и antineutrinos различни аудио характеристики на квантово състояние на елементарните частици - spnralnostyu определени като проекция на въртене на частиците в посоката на неговото движение (на импулс). За да се обясни експериментални данни показват, че неутриното е ориентирана антипаралелен завъртане инерция р, т. Е. Посоката на р и и образуват левия винт и неутрино spiralytostyu е наляво (Фиг. 349, както и). В antineutrinos р и S посоки представляват право винт, т. Е. Antineutrinos има spnralnostyu надясно (Фиг. 349, б). Този имот има еднакво за двете електрон и мюон неутрино за (антинеутрино).

За helicity може да се използва като характеристика неутрино (антинеутрино), неутрино маса трябва да се приема за нула. Въведение helicity възможно да се обясни, например, нарушение на закона за запазване на паритет (вж. § 274), което води до разпадането на елементарни частици в слабите взаимодействия и # 946; гниене. Така че, м - FJ, ~ мюон кредитирана с дясната helicity, м + FJ, ~ мюон - ляв.

След откриването на такъв голям брой от античастици създаде нова задача - да се намери antinucleus, с други думи, за да докаже съществуването на антиматерията, която е изградена от античастици, както и материала от частиците. Antinucleus не е намерено. Първо antinucleus - antideuteron (свързан състояние р # 771; и п # 771 - са получени през 1965 г. група американски физици под ръководството на L. Lederman Впоследствие в газта Серпухов бяха синтезирани antihelium ядро ​​(1970) и antitritium (1973) ..

Трябва да се отбележи обаче, че възможността за унищожение по време на срещата с частиците не позволява дълго време съществуват античастици между частиците. Ето защо, за стабилното състояние на антиматерия, тя трябва да бъде изолиран от веществото. Ако в близост до натрупване на антиматерия познатата ни Вселена suschestvovolo, тогава няма да се наблюдава силна радиация унищожение (експлозии с освобождаването на огромни количества енергия). Въпреки това, той не е нищо подобно на астрофизиката регистрирани. Проучвания, проведени, за да намерите antinuclei (в крайна сметка антиматерия) и началото на успехите, постигнати в тази посока са от основно значение за по-нататъшното познание структурата на материята.