Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| Гл. XXV. Элементарные частицы
масштаба рассмотрим ядерные столкновения быстрых частиц (имеющих скорость, сравнимую со скоростью света c). Так как радиус действия ядерных сил r ∼ 10 −
–10 − 13 см, то время тако- го сильного взаимодействия будет характеризоваться величиной r/c ∼ 10
− 22 –10 − 23 с. Это означает также, что если распады частиц обусловлены сильными взаимодействиями, то соответ- ствующие времена жизни будут составлять именно такую очень малую величину (короткоживущие частицы). Если «сильные рас- пады» по каким-либо причинам происходить не могут и частица распадается под действием электромагнитных сил, то ее время жизни будет лежать в пределах 10 − 16
− 20 с. Для «слабых рас- падов» соответствующие времена имеют масштаб 10 − 8 –10 − 13 с. Поэтому частицы, распадающиеся только благодаря слабым вза- имодействиям, в мире элементарных частиц рассматриваются как долгожители. Из четырех известных взаимодействий — гравитационного, слабого, электромагнитного и сильного — универсальным явля- ется только гравитационное — в с е м и р н о м у т я г о т е н и ю п о д в е р ж е н ы в с е ч а с т и ц ы б е з и с к л ю ч е н и й. Частицы разбиваются на классы по характеру взаимодей- ствий, в которых они участвуют. В первый класс отнесена только одна частица — фотон 1 ). Ф о т о н взаимодействует (испускается, поглощается) с электри- ческими зарядами, т. е. о б л а д а е т э л е к т р о м а г н и т н ы м в з а и м о д е й с т в и е м. Сильное и слабое взаимодействия фо- тону не свойственны. Ко второму классу отнесены так называемые лептоны 2 ) — электрон, мюон, нейтрино и их античастицы. Объединяет л е п т о н ы то, что все они о б л а д а ю т с л а б ы м, но н е о б л а д а ю т с и л ь н ы м в з а и м о д е й с т в и е м. За- ряженные лептоны (электрон, мюон) подвержены, разумеется, и электромагнитному взаимодействию 3 ). Третий, самый обширный класс образуют так называемые адроны 4 ) — сильно взаимодействующие частицы. Адронам свой- ственны все четыре известных взаимодействия. 1 ) К фотонам близки и другие частицы — глюоны, промежуточные бозоны (см. § 242). 2 ) Лептоны — греч. lept´os — легкий. 3 ) Согласно новейшим теориям электромагнитное и слабое взаимодействия представляют собой различные проявления более общего так называемого электрослабого взаимодействия. 4 ) Адроны — греч. hadr´os — большой, сильный. Гл. XXV. Элементарные частицы 601
Первую подгруппу адронов образуют мезоны — сильно вза- имодействующие частицы, не обладающие барионным з а р я- д о м. Как отмечалось, их следует рассматривать как кванты ядерного поля (поля сильного взаимодействия). Вторую подгруппу составляют барионы — частицы, облада- ющие барионным зарядом (см. § 233). Самые легкие барионы — нуклоны (нейтрон и протон) — устойчивы (нейтрон устойчив в ядрах) и вместе с электроном служат кирпичиками вещества. В конечном счете это обуслов- лено законом сохранения барионного заряда, который позволяет бариону исчезнуть только в паре с антибарионом. Сохранение барионного заряда делает невозможным, например, разрушение атомов путем аннигиляции протона с электроном (превращения в γ-кванты или мезоны). Так как в нашем мире антибарионов практически нет, нуклоны исчезать не могут. В этом отношении они сильно отличаются от фотонов и мезонов, которые в конеч- ном счете исчезают (поглощаются или распадаются), передавая свою энергию (а заряженные мезоны — и электрический заряд) лептонам или нуклонам. В последние годы были открыты сотни более тяжелых и менее устойчивых мезонов и барионов. Были найдены закономерности в их характеристиках — массах, спо- собах образования и распада и т. п. 1 ). Однако последовательной теории, которая описывала бы свойства адронов так же успешно, как квантовая теория описывает атомы и молекулы, еще нет. Нет также и ответа на более фундаментальный вопрос — почему существуют именно т а к и е элементарные частицы (электрон, протон, фотон, нейтрино и т. д.) с т а к и м и свойствами.
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|