Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 239. Адроны и кварки. Исследования на больших ускори-
телях сильно расширили наши представления об элементарных частицах. Прежде всего это касается самого многочисленного семейства частиц — адронов, т. е. частиц, участвующих в силь- ных взаимодействиях. В настоящее время известно несколько сотен таких адронов — барионов (частиц с барионным зарядом B = +1), антибарионов (B = −1) и мезонов, у которых барион- ный заряд равен нулю. Большинство этих частиц распадается на другие адроны из-за сильных взаимодействий. Они имеют малые времена жизни, характерные для ядерных процессов ( ∼ 10
− 23 с, см. § 234). Столь короткие временные интервалы не могут быть измерены непосредственно и определяются из косвенных дан- ных. Однако есть адроны и с временами жизни 10 − 8 –10 − 13 с. Распады этих долгоживущих (по ядерным масштабам) частиц обусловлены слабыми взаимодействиями.
Гл. XXVI. Новые достижения в физике элементарных частиц 617
Рис. 423. Снимок с дисплея ЭВМ, работающей вместе с установкой UA-1 (рис. 422). На снимке зарегистрировано одно из pp -соударений при энергии 270 ГэВ ( p ) + 270 ГэВ ( p ). Информация со всех детекторов установки, обработанная на ЭВМ, позволяет определить траектории частиц и получить полную картину взаимодействия, несколько напоми- нающую снимки с пузырьковых камер. Импульсы частиц измерялись по кривизне их треков в магнитном поле. Как видно из снимка, взаимо- действия при таких высоких энергиях носят очень сложный характер: в них образуется большое число вторичных частиц Пока элементарных частиц было известно немного, они счи- тались «кирпичиками» мироздания: из них строилось все много- образие атомов. Теперь же число элементарных частиц превыша- ет число химических элементов, и само понятие «элементарная частица» для адронов явно утратило свое первоначальное значе- ние.
В физике элементарных частиц нет сейчас законченной тео- рии, которая позволила бы объяснить все основные явления, вы- явить главнейшие закономерности и достигнуть той же степени понимания, которая существует в классической механике или электродинамике. В подобной ситуации особое значение приоб-
618 Гл. XXVI. Новые достижения в физике элементарных частиц ретают попытки феноменологического анализа и классификации физических явлений, основанные на определенных законах со- хранения. Эти законы позволяют ориентироваться в том, какие процессы могут, а какие не могут происходить в природе. Вспомним, например, закон сохранения барионного заряда, о котором говорилось в предыдущей главе. Согласно этому за- кону в любых процессах разность между числом барионов и антибарионов не изменяется. Для математического выражения этого закона мы приписали барионам значение барионного за- ряда B = +1, антибарионам — значение B = −1, а для всех других частиц положили барионный заряд равный нулю. Тогда сохранение числа барионов и означает сохранение барионного заряда. Для суждения о возможности той или иной реакции необхо- димо прежде всего проверить, сохраняются ли в этой реакции электрический и барионный заряды. Рассмотрим, например, про- цесс p + p
→ p + p + p + p. (239.1)
Исходные частицы
имеют суммарный барионный заряд
начальн
B = +1 + 1 = 2. Для частиц в конечном состоянии
конечн B = 1 + 1 + 1 − 1 = 2. Другими словами, барионный заряд в начальном и конечном состоянии один и тот же ( начальн B =
конечн
B), и реакция может идти. Легко проверить, что эта реакция разрешена и законом сохранения электрического заряда (электрический заряд протона +1, а антипротона −1).
Однако реакция p + n
→ p + p + p, (239.2)
хотя в ней также сохраняется электрический заряд, оказывается запрещенной из-за несохранения барионного заряда (
начальн
B = = 2
=
конечн B = 1). Одругих законах сохранения мы будем говорить ниже. Установление закономерностей внутреннего строения элемен- тарных частиц является одной из важнейших проблем современ- ной физики. Для решения этой проблемы имеет большое зна- чение создание четкой систематики частиц, в известном смысле напоминающей периодическую таблицу. Первый шаг в этом направлении был сделан, когда удалось выяснить, что адроны группируются в очень близкие но своим
|