Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика



Pdf көрінісі
бет333/346
Дата19.01.2022
өлшемі6,71 Mb.
#24105
түріУчебник
1   ...   329   330   331   332   333   334   335   336   ...   346
Байланысты:
Ð Ð Ð½Ð Ñ Ð ÐµÑ Ð³ Ð Ð ÐÐ ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ Ð Ñ Ð½Ñ Ð¹ Ñ Ñ ÐµÐ

Гл. XXVI. Новые достижения в физике элементарных частиц

состоянии. Теория позволила предсказать существование трех

таких промежуточных бозонов: W

±

- и Z



0

-частиц. И вот, нако-

нец, в 1982–1983 гг. промежуточные бозоны были обнаружены,

и это открытие явилось настоящей сенсацией.

Рис. 425.

Образование и распад промежуточных бозонов. Пока-

зан снимок с дисплея ЭВМ, на которой обрабатывались события,

зарегистрированные на установке UA-1 (рис. 422). Пучки прото-

нов и антипротонов направлены по оси цилиндрической газораз-

рядной камеры установки, схематически изображенной на дисплее.

Показано событие

pp

-взаимодействия, в котором образуется тяже-



лый промежуточный бозон

W

. На снимке зарегистрировано событие



p+ p → W + (

другие частицы

)

. Наблюдается распад



W

→ μ + ν


μ

: мю-


он — это почти поперечный трек с большим импульсом. Нейтрино

вылетает в противоположном направлении. Оно не может наблюдаться

непосредственно, но идентифицируется по кинематике события, так

как


ν

μ

уносит большой импульс



Промежуточные бозоны были зарегистрированы в слож-

нейших опытах на ускорителе-накопителе со встречными про-

тон-антипротонными пучками, при энергии каждого из стал-

кивающихся пучков 270 ГэВ (сейчас эта энергия увеличена

уже до 450 ГэВ). Это самая высокая энергия, полученная искус-

ственным путем. Общий вид одной из двух огромных установок,

на которых было сделано это замечательное открытие, показан на

рис. 422, а на рис. 425 приведен снимок с дисплея ЭВМ, на ко-

тором зарегистрировано событие образования и распада промежу-

точного W -бозона.




Гл. XXVI. Новые достижения в физике элементарных частиц

637


Массы промежуточных бозонов оказались очень большими —

они почти в 100 раз превышают массы нуклонов (см. табл. 14).

Это — самые тяжелые частицы, созданные в лаборатории.

Открытие промежуточных бозонов завершило очень важный

цикл исследований, который показал, что слабые и электро-

магнитные силы, несмотря на свое кажущееся различие, тесно

связаны между собой и по существу оказываются проявлениями

одного и того же взаимодействия, получившего название элек-

трослабого. В настоящее время предпринимаются усиленные по-

пытки установить связи между электрослабым взаимодействием

и сильным, а в дальнейшем даже попытаться понять единую при-

роду всех четырех типов сил, которые существуют в природе —

сильных, электромагнитных, слабых и гравитационных.

Представление о единстве сильных, электромагнитных и сла-

бых взаимодействий вступает в противоречие с разделением фун-

даментальных частиц на кварки, обладающие сильными взаи-

модействиями, и лептоны, которые такими взаимодействиями не

обладают. Онекоторой общности кварков и лептонов, возможно,

говорит их разбиение на группы, имеющие сходную структуру.

Как видно из табл. 14, можно говорить о трех таких группах,

или, как их называют, поколениях, фундаментальных частиц:

легкие u-, d-кварки и легкие лептоны e, ν

e

образуют первое



такое поколение; более тяжелые c- и s-кварки вместе с мюонами

и мюонными нейтрино составляют второе поколение; и, наконец,

самые тяжелые кварки (t и b) и лептоны (τ , ν

τ

) входят в со-



став третьего поколения. По-видимому, должны существовать

какие-то процессы, в которых кварки переходят в лептоны, а раз-

личные типы лептонов (e, μ, τ ) также испытывают взаимные

превращения. Поиски таких явлений, в которых, хотя и с очень

малой вероятностью, но все же имеет место несохранение ба-

рионного и лептонных зарядов, представляют огромный интерес

для современной науки. Например, сейчас во многих лабора-

ториях мира интенсивно ведутся поиски распадов протонов на

более легкие частицы (p

→ e


+

+ γ; p → e

+

+ π


0

; p


→ μ

+

+ π



0

и т. д.). Из-за большой массы протона в таких распадах должна

выделяться значительная энергия.

Поиски распада протонов проводятся на сложных установ-

ках с большими «чувствительными объемами» вещества. Термин

«чувствительный объем» означает, что если какой-нибудь нуклон

в этом объеме распадается на легкие частицы, то такой распад

будет зарегистрирован. Чувствительные объемы существующих и

строящихся сейчас установок содержат в себе 10

31

–10



33

нукло-


нов, а экспозиции на этих установках длятся годами. Для защиты


638

Гл. XXVI. Новые достижения в физике элементарных частиц

от космического излучения установки располагаются в подземных

лабораториях на большой глубине. Пока не удалось надежно за-

регистрировать распад протона. Несколько найденных событий —

«кандидатов в протонные распады» — могут быть объяснены фо-

новыми процессами. В этих опытах установлено, что протон, ес-

ли даже он и не является абсолютно стабильным, имеет огромное

время жизни τ

p

> 10


31

–10


32

лет. Это означает, например, что в че-

ловеке за всю его жизнь с большой вероятностью не распадается

ни один протон. Масштаб жизни протона оказывается огромным

даже по сравнению с временем жизни Вселенной (

∼ 10


10

лет).





Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   329   330   331   332   333   334   335   336   ...   346




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет