Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика


§ 233. Частицы и античастицы



Pdf көрінісі
бет314/346
Дата19.01.2022
өлшемі6,71 Mb.
#24105
түріУчебник
1   ...   310   311   312   313   314   315   316   317   ...   346
Байланысты:
Ð Ð Ð½Ð Ñ Ð ÐµÑ Ð³ Ð Ð ÐÐ ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ Ð Ñ Ð½Ñ Ð¹ Ñ Ñ ÐµÐ

§ 233. Частицы и античастицы. В конце двадцатых годов на-

шего века только что развитая квантовая механика (см. § 210)

была совместно с теорией относительности (см. § 199) примене-

на к объяснению свойств электрона. Последовало неожиданное

заключение: должен существовать положительно заряженный

двойник электрона! И действительно, через несколько лет такая

частица была открыта — это известный нам позитрон. Открытие

позитрона было триумфом современной физической теории.

Позитрон называют античастицей электрона. Ч а с т и ц а

(электрон) и а н т и ч а с т и ц а (позитрон) р а з л и ч а ю т с я

т о л ь к о з н а к о м электрического з а р я д а; о с т а л ь н ы е

и х с в о й с т в а — масса покоя, абсолютная величина заряда,

спин (т. е. внутреннее вращение, см. § 230) — в т о ч н о с т и

с о в п а д а ю т. Дальнейшее развитие квантовой теории привело

к выводу, что, за исключением нескольких нейтральных частиц

(фотон, π

0

-мезон), каждая частица должна иметь противопо-



ложно заряженный двойник — античастицу.

В предыдущем параграфе мы познакомились с двумя парами

таких двойников — это π

+

- и π



-мезоны и мюоны μ

+

и μ


.

Опыт показывает, что, как и в паре электрон–позитрон, частица



и античастица в каждой из этих пар обладают одинаковыми

свойствами — их массы и периоды полураспада равны.




Гл. XXV. Элементарные частицы

593


Р

и

с.



415.

Д

в



а

случая


р

ас

п



ад

а

π



ез

он



а,

за

реги



стр

и

ро



в

анны


е

в

фотоэ



м

ул

ьс



ии.

π



ез

о

н



ос

тан


ав

л

ив



ае

тс

я



и

р

ас



п

а-

д



ае

тся


п

о

схем



е

π



μ

+

ν



ев

ая



ча

ст

ь



снимк

а

);



н

ейтр


и

н

о



сл

ед

а



н

е

о



ст

ав

ля



ет

.

Об



р

аз

о



в

ав

ший



ся

м

ю



о

н,

п



р

о

й



д

я

п



у

ть

о



к

о

л



о

0

,6



м

м

,



та

к

ж



е

о

ст



а

н

авл



и

ва

ет



ся

и

распад



ае

тся


п

о

схем



е

μ



e

+

2



ν

ы



ст

р

ы



е

ч

ас



ти

ц

ыс



л

аб

ееи



о

н

и



зу

ю

т



и

о

бр



а

зу

ю



т

ме

н



ее

пло


тн

ы

е



сле

д

ы



ср

.



сл

ед

элек



тр

она


и

на

ч



а

л

ьн



ы

й

у



ч

ас

ток



п

у

ти



м

ю

она



.

З

аря



д

ы

ч



ас

ти

ц



в

д

а



н

ном


о

п

ыте



о

п

р



ед

елить


н

ельз


я,

н

о



ск

о

р



ее

вс

его



о

ни

п



о

л

ожитель



ны

е:

в



ф

отоэ


м

ульс


и

ях

π



ез



оны

о

б



ы

чн

о



п

о

гл



о

щаю


тс

я

яд



ра

м

и



,

н

е



у

спева


я

распас


ть

ся

.



Н

а

п



р

о

ти



в

,

π



+

езоны



я

др

ами



о

тт

алкив



аютс

я

и



и

м

п



ос

л

е



то

р

м



ож

ения


ост

аетс


я

то

ль



к

о

р



ас

п

ас



тьс

я



594

Гл. XXV. Элементарные частицы

Для нуклонов теория также предсказывает существование

античастиц — антипротонов и антинейтронов (антинуклонов).

Не следует удивляться, что у нейтрона, полный электрический

заряд которого равен нулю, есть отличная от него самого антича-

стица. Ведь мы уже видели раньше, что нейтрон нельзя считать

нейтральной частицей. Он характеризуется сложным внутренним

распределением заряда, и это проявляется, в частности, в том,

что у нейтрона есть магнитный момент. Магнитные моменты

нейтрона и антинейтрона оказываются направленными противо-

положно по отношению к направлению их спинов.

Помимо электрического заряда и магнитного момента, у нук-

лонов есть еще одна важная внутренняя характеристика (кван-

товое число), отличающая их от антинуклонов. Существование

такой характеристики, которую условно можно также назвать

некоторым «зарядом» — барионным зарядом B, — следует уже

из стабильности нуклонов. Действительно, нуклоны, несмотря

на свою большую массу, не распадаются очень быстро на легкие

частицы (электроны, γ-кванты, π-мезоны), хотя из энергетиче-

ских соображений подобные распады, казалось, могли бы идти.

Такая стабильность нуклонов и заставила предположить, что

у них есть какое-то сохраняющееся квантовое число, получив-

шее название барионного заряда, которого нет у легких частиц.

Поэтому распад нуклонов на легкие частицы оказывается запре-

щенным.

Нуклонам


приписывается

значение


барионного

заряда


B = +1. Тогда у антинуклонов барионный заряд будет B =

−1.


Итак,

антипротон

характеризуется

электрическим

заря-

дом


−1 (в единицах элементарного заряда) и барионным зарядом

B =


−1. У антинейтрона электрический заряд нуль, и B = −1.

Антипротон, как и протон, должен быть стабильным и должен

обладать такой же массой. Антинейтрон должен иметь массу

нейтрона и аналогично ему быть неустойчивым — превращаться

путем β-перехода в антипротон.

В земных условиях антинуклоны длительно существовать не

должны, так как они, подобно позитронам, а н н и г и л и р у ю т,

объединяясь с нуклонами и превращаясь, как правило, в кванты

ядерного поля — π-мезоны.

Опыты показывают, что при любых превращениях частиц





Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   310   311   312   313   314   315   316   317   ...   346




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет