Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика


§ 240. Кварковая структура адронов



Pdf көрінісі
бет328/346
Дата19.01.2022
өлшемі6,71 Mb.
#24105
түріУчебник
1   ...   324   325   326   327   328   329   330   331   ...   346
Байланысты:
Ð Ð Ð½Ð Ñ Ð ÐµÑ Ð³ Ð Ð ÐÐ ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ Ð Ñ Ð½Ñ Ð¹ Ñ Ñ ÐµÐ

§ 240. Кварковая структура адронов. Сформулированные в § 239

основные положения кварковой модели позволяют качественно объяс-

нить все важнейшие особенности адронных явлений. Применим эти

положения к систематике адронов и посмотрим, какие типы сильно

взаимодействующих частиц могут существовать согласно кварковым

представлениям

1

). Рассмотрим прежде всего «обычные частицы», в со-



став которых входят только

u

- и



d

-кварки.


1

) Содержание этого параграфа можно рассматривать как некоторое пояс-

нение к табл. 13.



628

Гл. XXVI. Новые достижения в физике элементарных частиц

Начнем с самых легких барионов — с протонов и нейтронов. Пра-

вильные значения квантовых чисел для этих частиц можно получить,

если предположить, что их кварковая структура имеет вид

p = [uud]

и

n = [udd]



. Действительно, тогда барионные заряды этих частиц

B

p



= B

n

=



3

·

1



/

3

=



1, а их электрические заряды

Q

p



=

2

Q



u

+ Q


d

=

2



×

×

2



/

3



1

/

3



=

1 и


Q

n

= Q



u

+

2



Q

d

=



2

/

3



2

·



1

/

3



=

0. Протоны отличаются

от нейтронов своими электрическими зарядами и значениями изотопи-

ческих ароматов. Как уже говорилось и в этой и в предыдущей гла-

вах, протоны и нейтроны образуют изотопическое семейство нуклонов,

т. е. частиц с очень близкими свойствами. Для объяснения этого сход-

ства надо предположить, что сильные взаимодействия

u

- и



d

-кварков


близки между собой и что кварковые системы, которые отличаются

друг от друга только заменой

u

-кварков на



d

-кварки, очень сходны

по своим основным характеристикам и образуют изотопическое се-

мейство частиц. Отдельные члены такого изотопического семейства

можно рассматривать как различные зарядовые состояния одной и той

же частицы (в данном случае протон и нейтрон — различные со-

стояния нуклона). Подтверждение такой картины можно получить,

если рассматривать свойства мезонов, состоящих из

u

- и


d

-кварков


и соответствующих антикварков. Здесь могут существовать системы

с нулевым барионным зарядом

[u 

d]

,



[d u]

и

[u u]  [d 



d]

1

). О ни обладают



электрическими зарядами

+

1;



1 и 0. Самые легкие такие систе-

мы — это уже известные нам

π

+



-,

π



- и

π

0



-мезоны, которые также

образуют изотопическое семейство

π

-мезонов. Интересно отметить,



что

π

+



- и

π



-мезон — это частица и античастица (как видно из

их кварковой структуры).

π

0

-мезон как истинно-нейтральная частица



(т. е. частица, у которой все заряды равны нулю) тождественна сво-

ей античастице. Принадлежность частицы и античастицы к одному

изотопическому семейству является общим свойством всех мезонов,

состоящих из

u

- и


d

-кварков.

Отнюдь не любые системы, имеющие один и тот же кварковый

состав, должны быть близки между собой по свойствам и входить

в одно изотопическое семейство. Подобно тому как в атомах могут

существовать основные и возбужденные состояния, так и в кварковых

системах помимо основных состояний с наименьшими массами воз-

можны и «возбужденные состояния», характеризующиеся большими

значениями масс. Если эти «возбужденные состояния» лежат доста-

точно высоко и могут, излучая

π

-мезоны, переходить в более низкие



состояния, то такие переходы осуществляются благодаря сильным вза-

имодействиям. При этом «возбужденные состояния» имеют времена

жизни, характерные для сильных взаимодействий (

10



−23

с). Как уже

1

) Так как нейтральные системы u



u, d 

d могут переходить друг в друга

(этот процесс можно рассматривать как аннигиляцию u

u-пары и образование

d-пары и наоборот), то [u



u]  [d 

d]-системы — это нейтральная составная

частица, которая часть времени пребывает в состоянии u

u, а часть времени —

в состоянии d 

d (т. е. π

0

-мезон).





Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   324   325   326   327   328   329   330   331   ...   346




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет