Видове взаимодействия на елементарните частици

Мюони и техните свойства.

Японски физик Х. Юкава (1907-1981), изучаване на природата на ядрените сили и развитието на идеите на руските учени И. Б. Tamma и DD Иваненко за тяхната замяна характер, представи през 1935 г. от хипотезата за съществуването на частици с маса, 200 -300 пъти масата на електрона. Тези частици трябва, съгласно Юкава, действат като носители на ядрено взаимодействие, както фотоните са износване telyami електромагнитно взаимодействие.

К. Андерсън и S. Neddermeyer изучаване твърд компонент абсорбция-ЛИЗАЦИЯ вторичен космическа радиация във филтрите водят чрез облак камера поставят в магнитно поле, всъщност намерено (1936) частицата маса близо до очакваната (207me). По-късно те бяха наречени мюони.

Има положителен (m +) и отрицателен (m -) мюони; мюони събират Е е начално зареждане мюони тегло (измерено чрез ефекта на йонизация те произвеждат) е равно на 206,8 ТЕ живот на m + и m -. FJ, ~ мюон същото и равна на 2,2 х 10 -6 секунди. Проучване промени в интензивността на твърд компонент на вторичния космическо лъчение с височина показват, че при по-ниски височини мюон поток по-малко интензивен. Това предполага, че мюони претърпяват спонтанно разпадане, като така нестабилни частици.

мюон разпад протича в съответствие със следните схеми:

където и - съответно "мюон" неутрино и antineutrinos, които, както е предложено от В. М. Pontekorvo (. България, стр 1913) и експериментално доказани (1962) е американски физик L. Lederman (р 1,922.), и различно от - "електронен" на неутрино и antineutrinos. едновременно излъчване на позитрон и електрон-venno Съответно (вж. § 263, 258). Съществуването следва от законите на запазване на енергията и спин.

От схемите за затихване следва, че спиновете на мюони като електроните трябва да са равни на 1/2 (в единици), неутрино, тъй като обратно (1/2) и antineutrinos (-1/2) са взаимно компенсирани.

По-нататъшни експерименти са довели до заключението, че на мюони не взаимодействат или взаимодействат много слабо с ядра, с други думи, е ядрен неактивна частици. Мюони, от една страна, поради ядрената пасивност не могат да бъдат получени чрез взаимодействие на първичен космическата радиация с ядрата на атомите компонент в атмосферата, а от друга - поради нестабилността не може да бъде в първичния космическа радиация. Следователно, за да се идентифицират мюони с частици, които, според X. Юкава, би представлявало носител ядрената между действие не е защото такива частици трябва да реагират енергично с ядра.

Мезони и техните свойства

S. Powell (1903-1969; британски физик) с служители на излагане на висока надморска височина ядрената емулсионни космическите лъчи (1947) установяват, ядрени-но-активни частици - така наречените р-мезоните (от гръцки "mezos" - среда). или божури. През същата година пиони изкуствено получени в лабораторията когато бомбардирани цели на Be, Cu и С на частици ускорени в sinhrotsiklot-Rhone 300 MeV. р-мезони взаимодействат силно с нуклоните и ядра, както и, в съответствие със съвременните концепции, да установи наличието на ядрените сили.

Има положителен (р +), отрицателно (р -) (им такса е начално зареждане д-Term) и неутрални (р 0) мезоните. Тегло на р + - и р - мезони и съща и равна на р 0 маса 273,1me мезон е 264,1me. Всички пиони нестабилна: живота на съответно ствени за заредени и неутрални р-мезони е 2,6 х 10 -8 и 0,8 х 10 -16 е.

Крахът на заредените пионите се осъществява главно по схеми

От схемите за затихване това следва, че завъртания таксуват р-мезони, трябва или да бъде неразделна (в единици) или равна на нула. Обратно зарежда р-мезони, и са открити редица други експериментални данни, за да бъде нула.

Неутрален Пион разпада на две G-квантовата:

Spin р 0 мезон, както и р + и завъртане мезон е нула.

Изследвания в космическите лъчи по метода на емулсия (1949) и изследване на REA-ции с участието на високо енергийни частици, произведени в ускорители доведе до затваряния по-K мезони или каоните. - частици с нула въртене и с маси, ва-лен равно 970me. Сега е известно, четирите вида каоните: положително заредени (К +), отрицателно зареден (К -) и две неутрален (и). Lifetime мезони K е в интервала от 10 до 10 -8 -10 секунди, в зависимост от техния вид.

Видове взаимодействия на елементарните частици

Според съвременните концепции, в природата се извършва четири вида забавни за фундаментални взаимодействия: силен, електромагнитни, слаби и гравитационни.

Силна. или ядрено взаимодействие причинява протони облигации и неутроните в атомните ядра и осигурява изключителна якост на тези структури, разположени в кипяща базирани средства за стабилност в наземни среда.

Електромагнитното взаимодействието се характеризира с взаимодействието на базата на връзката с електромагнитното поле. Характерно за всички елементарни частици с изключение неутрино, antineutrinos и фотони. Електромагнитна интерференция, по-специално, е отговорен за съществуването на атоми и молекули Obus-lovlivaya тях взаимодействие положително заредените ядра и отрицателно заредени електрони.

Слаба взаимодействие - най-бавно от всички взаимодействия, протичащи в микро-съставки. Той е отговорен за взаимодействието на частици, произхождащи от неутрина на преподаване-pation или antineutrinos (например, б-гниене, т-разпад) и разпад процеси за neutrinoless характеризират сравнително дълъг живот разлагащото частици (т -10 до 10).

Гравитационно взаимодействие, присъщи на всеки и всички частици, но поради малката маса на елементарните частици е незначителен и очевидно, в микрокосмоса обработва значение.

Силна взаимодействие е около 100 пъти по-голяма от електромагнитни и 10 14 - slaboe.Chem силна взаимодействие с голям интензитет настъпят процеси. По този начин, на жизнения цикъл на частици, nazyvaemyhrezonansami, разпадане ryh кото-описано силно взаимодействие е около 10 -23 секунди; живот р 0 мезон, който е отговорен за разпад на електромагнитния взаимодействието е 10 -16 секунди; за разпад, който е отговорен за слабото взаимодействие, характерен живота на 10 -10 -10 -8. И двете силни и слаби на взаимодействие-Вия - близко разстояние. Радиус силно взаимодействие е приблизително 10 -15 m, слаб - по-малко от 10 -19 m радиус действие електромагнит взаимодействие не е особено ограничен ..

Частици и античастици

Хипотезата за античастица първи стана през 1928 година, когато на базата на Дирак уравнение релативистична вълна прогнозира съществуването на позитрона, открити четири години по-късно К. Андерсън в космическата радиация. Електроните и позитрона не е единствената двойка частица - античастица. Въз основа на релативистката квантова теория ние стигнахме до извода, че трябва да има за всеки елементарен античастица частици (на принципа на заплащане спрежение-ТА). 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 вакуумна, равна по размер, но с обратен знак на електрическите заряди (и магнитни моменти-ви), едно и също се върти и изотопен въртене, а същото останалата Куан-Nels брой дължи на елементарни частици, за да опишат моделите на тяхното взаимодействие, барионен номер, държава-ност. чар. 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 същата характеристика ками) процеса между античастици. Въпреки това, през 1956 г., се оказа, че такава симетрия-доверието е характерен само за силните и електромагнитните взаимодействия и нарушава Xia за слабите.

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 ен nigilyatsii двойка електрони - позитрон (д + е ®2g).

След съществуването на позитрон се прогнозира теоретично Потвърждаване-rzhdeno експериментално, въпросът за съществуването на антипротон и antineyt-Rhone. Изчисленията показват, че създаването на един чифт на частиците - античастица трябва да бъде трудно, строени енергия над два пъти повече от енергията на една двойка за почивка, тъй като частиците трябва да бъдат докладвани много значимо кинетична енергия. За да създадете производство двойка се нуждае от енергия от около 4.4 GeV. Антипротон е наистина наблюдава експериментално (1955) в разсейването на протони (ускорено при най Шем докато синхротрон UCLA) нуклоните в ядрата на целта (цел служат като мед), който е роден в резултат на пара.