Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика

масштаба рассмотрим ядерные столкновения быстрых частиц

(имеющих скорость, сравнимую со скоростью света c). Так как

радиус действия ядерных сил r

∼ 10

−

12

−

13

го сильного взаимодействия будет характеризоваться величиной

r/c

∼ 10

22

–10

23

с. Это означает также, что если распады

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

–10

20

с. Для «слабых рас-

−

8

−

13

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

).

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

) —

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,

3

).

4

) — сильно взаимодействующие частицы. Адронам свой-

1

) К фотонам близки и другие частицы — глюоны, промежуточные бозоны

2

) Лептоны — греч. lept´os — легкий.

) 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: