Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 234. Частицы и взаимодействия
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 234. Частицы и взаимодействия. В настоящее время пред-
ставляется, что в с е р а з н о о б р а з и е я в л е н и й, р а з ы г- 1 ) В ядерных реакторах происходит β − -распад осколков деления урана, «пе- регруженных» нейтронами (т. е. β − -распад нейтронов). Поэтому реакторы — интенсивные источники антинейтрино ν e . 2 ) Частица ν μ получила название мюонного нейтрино. Мюонное антиней- трино ν μ образуется при распаде π − → μ − + ν
μ .
Гл. XXV. Элементарные частицы 599
р ы в а ю щ и х с я в о В с е л е н н о й на всех ее уровнях, — микромир, жизнь, звезды, галактики — о п р е д е л я е т с я и г- р о й в с е г о л и ш ь четырех в з а и м о д е й с т в и й. Два из них были известны еще классической физике — это гравитация (всемирное тяготение) и электромагнитное взаимодействие. Два других взаимодействия — ядерное, или как его часто назы- вают сильное, и так называемое слабое — являются к о р о т к о- д е й с т в у ю щ и м и и поэтому непосредственно не сказываются не только на движениях макроскопических тел, но и на свой- ствах атомов и молекул. Они проявляются лишь в ядерных яв- лениях и в превращениях элементарных частиц. Осильном вза- имодействии уже говорилось в § 232. Слабое взаимодействие — это особое взаимодействие, выступающее во всех процессах, в которых участвуют нейтрино, например в захвате нейтрино ядрами, в β-распаде, распаде π + -, π − -мезонов и мюонов. Силу взаимодействия двух частиц можно охарактеризовать по- тенциальной энергией при их сближении на некоторое расстояние. Сравним между собой энергии сильного, электромагнитного, слабо- го и гравитационного взаимодействий двух протонов на расстоянии r ≈
−13 см, когда сильные взаимодействия проявляются практиче- ски уже в полной мере. В § 232 приводились соответствующие оцен- ки для энергии электрического ( ∼ 1 МэВ) и сильного ( ∼ 50 МэВ)
взаимодействий между этими частицами. Энергия их слабого вза- имодействия составляет величину порядка 10 −6 эВ. Для того что- бы рассчитать потенциальную энергию гравитационного взаимодей- ствия между протонами, воспользуемся формулой (125.10) 1-го тома W = −Gm
2 p /r ( G =
6,7 × 10 −11 Н · м 2 / кг 2 — гравитационная постоян- ная; m p = 1,67
× 10 −27 кг — масса протона, r =
10 −15
м — расстояние между протонами; протоны рассматриваются как материальные точки). Тогда |W | = G
m 2 p r = 6,7 · 10 −11 (1,67 · 10 − 27 ) 2 10 − 15 Дж = 1,87
· 10 −49 Дж = = 1,87 · 10
− 49 1,6 · 10 − 19 эВ ≈ 10 −30 эВ . Эта энергия крайне мала, и существенных проявлений гравитации в явлениях микромира до настоящего времени не найдено. Итак, энергии фундаментальных взаимодействий относятся при- мерно следующим образом: сильное: электромагнитное: слабое: грави- тационное = 1 : 10 −2 : 10 −14 : 10 −38 . Важную роль в физике элементарных частиц играют пред- ставления о времени, характерном для того или иного явле- ния. Установим прежде всего временной масштаб для процессов, обусловленных сильными взаимодействиями. Для оценки этого
|