Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| Гл. XXVI. Новые достижения в физике элементарных частиц
625
Т а б л и ц а 1 4. И стинн
о-э л ем ен та р н ы е ча стиц
ы Наз
в ани
е семей
ст в а I п ок оле н ие фу н д а м ен та л ьн ы х ча стиц II п о к о л ени
е фу н д а м ен та л ьн ы х ча стиц
III п о к о л ени е фу н д а м ен та л ьн ы х ча стиц Эл ек тр и ч е- ск и й за р я д Пр и м еч а н и е Кв ар ки u -к в ар к I z =+ 1 / 2, m ≈ 350
МэВ/ c 2 c -к в ар к C =+ 1, m ≈ 1, 5 Г эВ/
c 2 t -к в ар к T =+ 1, m> 23 ГэВ/ c 2 Q q = 2 / 3 У в се х к в арк ов б арион н ы й за - ря д B = 1 / 3, л епто н ны е за р я- ды рав
н ы н ул ю . К в ар к и и м ею т сп и н 1 / 2. У к аж д о го тип а к в ар - к о в и м еетс я соотв
етств ую щ и й ан ти кв ар к, от ли чаю щ и й ся зн а- к а м и в се х за ря д о в и ар ом ат ов . Кв ар ки уд ер жи в а ютс я в н утр
и ад р о нов
и в св о б одном вид е не набл ю да ю тс я . d -к в ар к I z = − 1 / 2, m ≈ 350 МэВ/
c 2 s -к в ар к S = − 1, m ≈ 500
МэВ/ c 2 b -к в ар к b =+ 1, m ≈ 5Г эВ / c 2 Q q = − 1 / 3 Ле п тон ы эл ек тро
нны е ле п тон
ы ( e ) l e = 1, l μ = l τ = 0 мю о нны е л епто ны ( μ ) l μ = 1, l e = l τ = 0 та у -л еп тон
ы ( τ ) l τ = 1, l e = l μ = 0 У в се х ле п то нов
б арион
н ы й за - ря д и к в ар к овые ар ом ат ы р ав - ны ну лю . Л епто
ны н е уча ств
у- ю т в силь
н ых вз аим од ей ств и- ях. И х спины 1 / 2. У к аж д о го тип а л епто н а ес ть а нтил епто
н, от ли чаю щ ий ся от л епто н а зн а- к ом в се х за р я д ов . В опр о с о м ас - се ней
три но пок а ещ е н е в ы - я сне н , и сей
ч ас м ож но то л ь - к о указа ть п о л уч ен ны е эк сп е- р и м ент аль н о в ер хни е гр аниц ы дл я эт и х м ас с. элек тр он ы ( e − ) m = 0, 511 МэВ/ c 2 мюо н ы ( μ − ) m = 105, 7 МэВ/ c 2 τ − -л епто ны m = 1784 МэВ/
c 2 Q l = − 1 эл ек тро нны
е ней
три но ( ν e ) m< 46 эВ/ c 2 мю о нный
ней три
но ( ν μ ) m< 0,5 М эВ/ c 2 та у -ней
три но ( ν τ ) m< 70 МэВ/ c 2 Q ν = 0 626 Гл. XXVI. Новые достижения в физике элементарных частиц Таб
л ица
1 4 (п р од о л ж ен и е) Наз в ани
е семей
ст в а Основн ые св ойс тв а Эл ек тр и ч е- ск и й за р я д Пр и м еч а н и е Фото ны Мас са п ок оя ф о то нов
р авна
н ул ю ; и х сп и н 1 Q = 0 Кв анты п о ля эл ек тро м аг нитных си л Гл ю о н ы Мас
са п ок оя гл ю о нов
р авна
н ул ю ; и х сп и н 1 . Гл юо н ы сущ еств
уют в н утр и ад ро н о в и н е н аб л ю д аютс я в св о б одном со ст оя н и и Q = 0 Кв анты п о ля си ль н о го взаим о - де й ст в и я , уде р ж и в а ю щ ег о к в ар - ки в н утр и ад ро н о в Пр о м е- жуто
чны е бозо ны W ± -боз о ны; m = 81 ГэВ/ c 2 ;и хс п и н1 Q W = ± 1 К в а н ты п о л я слаб
ы х си л Z 0 -боз о ны; m = 93 ГэВ/ c 2 ;и хс п и н1 Q Z = 0 Пр и м е ч а н и е. У к аж д о го к в ар к а ук аз ан о зн ач ени е аро
м ат а, н ос ител ем к о то ро го о н яв ля етс
я (вс
е ос таль ны е аро м аты
им е- ю т ну л ев ы е зн ач ения). А р о м ат ы I z = 1 / 2и I z = − 1 / 2д л я u -и d -к ва р к о в на зы ва ю тся
и х из о то п иче ск и м и ар о - м ата м и . И ме н н о эт и ар ом ат ы о б у сл ов л и в а ю т гр у п п и р овк у ч ас ти ц в из о топ и ч еск и е се м ейс
тв а с о че н ь бл изк и м и сво й ст ва м и . Н а зва н и я к ва р к о в : u -кв ар к — в ер хн и й кв ар к; d -к в ар к — нижний к в ар к ; s -к ва р к — ст р а н н ы й к ва р к ; c -к ва р к — оч ар о ва н н ы й к ва р к ; b -к ва р к — п р ел ес тн ы й к ва р к ; t -к в ар к — и ст инный к в ар к (это н а зв ани е н е об щ е- п р инятое). Т а к к ак к в ар к и м о гут
н ах од итьс я лишь в нутр
и ад р о н о в , то и х м ас сы им ею т лишь п р и б лиж
ен ный
смы сл,
так к а к го во р и ть о масс
е со ставл я ю щ ег о эл ем ен та к а к о й -т о си ст ем ы м ож н о , то л ьк о есл и д еф ек т масс си ст ем ы ма л . Бо ль ш ая м ас са c -, b -и t -к в ар к ов опр ед ел яе т б ол ьш и е м ас сы о ч ар ов а н н ы х , пр ел ес тн ы х и t -ча
стиц. С у щ ес тво ва н и е ч ас ти ц с t -к ва р к а м и о к о н ч ат ел ьн о ещ е н е п од тве р ж д ен о ; ν τ -н ей тр ин о п р я мым
о б р аз о м н а о пыте н е н аб лю д а л о сь ; его су щ ес тв о в а ни е у ст ан о в л ен о и з к о св енных д анных.
В ыр а ж енный
в сп ец и а ль ных к в а нто
в ых ед иниц ах ( h/ 2 π )-с п ин д л я л ю б ых ча ст иц м ож ет б ыть л и б о ц елым, ли бо п о луц
елым — в это м его зам еча
тель н ая о со бе нн ость.
Гл. XXVI. Новые достижения в физике элементарных частиц 627
даже косвенным образом измерить электрические заряды квар- ков в адронах и убедиться, что они действительно являются дробными и соответствуют сделанным выше предположениям. Целый ряд соотношений между вероятностями образования или распада сильновзаимодействующих частиц и многие другие дан- ные также свидетельствуют о справедливости кварковой модели. С помощью этой модели было предсказано существование ряда новых частиц с вполне определенными свойствами, и такие пред- сказания блестяще подтвердились на опыте. Весь этот богатый экспериментальный материал убедил ученых в том, что кварки действительно являются физической реальностью. Как же можно объяснить, что они проявляются внутри адро- нов и не наблюдаются в свободном виде? Однозначного ответа на этот вопрос пока нет. Установлено, однако, что кварки связыва- ются между собой особыми силами, которые обусловлены обме- ном частицами-глюонами, также не наблюдаемыми в свободном состоянии. Эти силы «склеивают» кварки в адронах и носят, по-видимому, такой удивительный характер, что ни при каких соударениях не позволяют кваркам вылететь из адронов. Адроны могут «развалиться» с образованием многих других адронов, т. е. в процессе соударения может родиться много кварк-анти- кварковых пар, которые связываются затем в составные части- цы. Однако свободные кварки из начального адрона никогда не вылетают. Ситуация здесь несколько напоминает опыты с по- стоянными магнитами: растягивая их, мы разламываем магниты, и при этом образуются новые магнитные диполи, а не одиночные магнитные полюсы. Проблема невылетания кварков и глюонов из адронов, ко- торая получила специальное название конфайнмент (т. е. тю- ремное заключение), является одной из самых фундаментальных проблем физики элементарных частиц, и она еще ждет своего окончательного решения. жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|