Название: Курс физики - Трофимова Т.И.

Жанр: Физика

Рейтинг:

Просмотров: 15709


 

§ 271. Мезоны и их свойства

 

С. Пауэлл (1903—1969; английский физик) с сотрудниками, подвергая на большой высоте ядерные фотоэмульсии действию космических лучей (1947), обнаружили ядерно-активные частицы — так называемые p-мезоны (от греч. «мезос» — средний), или пионы. В том же году пионы были получены искусственно в лабораторных условиях при бомбардировке мишеней из Be, С и Сu a-частицами, ускоренными в синхроциклотроне до 300 МэВ. p-Мезоны сильно взаимодействуют с нуклонами и атомными ядрами и, по современным представлениям, обусловливают существование ядерных сил.

Существуют положительный (p+), отрицательный (p-) (их заряд равен элементарному заряду e) и нейтральный (p°) мезоны. Масса p+ и p--мезонов одинакова и равна 273,lme, масса p°-мезона равна 264,1me. Все пионы нестабильны: время жизни соответственно для заряженных и нейтрального p-мезонов составляет 2,6×10-8 и 0,8×10-16 с.

Распад заряженных пионов происходит в основном по схемам

                            (271.1) (271.2)

где мюоны испытывают дальнейший распад по рассмотренным выше схемам (270.1) и (270.2). Из схем распада(271.1) и (271.2) следует, что спины заряженных p-мезонов должны быть либо целыми (в единицах ), либо равны нулю. Спины заряженных p-мезонов, по ряду других экспериментальных данных, оказались равными нулю. Нейтральный пион распадается на два g-кванта:

Спин p°-мезона, так же как и спин p+-мезона, равен нулю.

Исследования в космических лучах методом фотоэмульсий (1949) и изучение реакций с участием частиц высоких энергий, полученных на ускорителях, привели к открытию K-мезовов, или каонов, — частиц с нулевым спином и с массами, приблизите льно равными 970me. В настоящее время известно четыре типа каонов: положительно заряженный (К+), отрицательно заряженный (К-) и два нейтральных (К° и К̃°). Время жизни K-мезонов лежит в пределах 10-8 —10-10 с в зависимости от их типа.

Существует несколько схем распада K-мезонов. Распад заряженных KГ-мезонов происходит преимущественно по схемам

Распад нейтральных KГ-мезонов в основном происходит по следующим схемам (в порядке убывания вероятности распада):

 

Подпись: •	 Какова природа первичного и вторичного космического излучений? Назовите их свойства.
•	Приведите схемы распада мюонов. Чем объясняется выброс мюонного нейтрино (антинейтрино)?
•	Приведите схемы распада p-мезонов. Дайте характеристику p-мезонам.
•	Какие фундаментальные типы взаимодействий осуществляются в природе и как их можно охарактеризовать? Какой из них является универсальным?

§ 272. Типы взаимодействий элементарных

             частиц

 

Согласно современным представлениям, в природе осуществляется четыре типа фундаментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.

Сильное, или ядерное, взаимодействие обусловливает связь протонов и нейтронов в ядрах атомов и обеспечивает исключительную прочность этих образований, лежа щую в основе стабильности вещества в земных условиях.

Электромагнитное взаимодействие характеризуется как взаимодействие, в основе которого лежит связь с электромагнитным полем. Оно характерно для всех элементарных частиц, за исключением нейтрино, антинейтрино и фотона. Электромагнитное взаимодействие, в частности, ответственно за существование атомов и молекул, обусловливая взаимодействие в них положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов.

Слабое взаимодействие — наиболее медленное из всех взаимодействий, протека ющих в микромире. Оно ответственно за взаимодействие частиц, происходящих с уча стием нейтрино или антинейтрино (например, b-распад, m-распад), а также за безнейтринные процессы распада, характеризующиеся довольно большим временем жизни распадающейся частицы (t ≳ 10-10 с).

Гравитационное взаимодействие присуще всем без исключения частицам, однако из-за малости масс элементарных частиц оно пренебрежимо мало и, по-видимому, в процессах микромира несущественно.

Сильное взаимодействие примерно в 100 раз превосходит электромагнитное и в 1014 раз — слабое. Чем сильнее взаимодействие, тем с большей интенсивностью протекают процессы. Так, время жизни частиц, называемых резонансами, распад которых описывается сильным взаимодействием, составляет примерно 10-23 с; время жизни p°-мезона, за распад которого ответственно электромагнитное взаимодействие, составляет 10-16 с; для распадов, за которые ответственно слабое взаимодействие, характерны времена жизни 10-10 —10-8 с. Как сильное, так и слабое взаимодействия — короткодействующие. Радиус действия сильного взаимодействия составляет примерно 10-15 м, слабого — не превышает 10-19 м. Радиус действия электромагнитного взаимодействия практически не ограничен.


Оцените книгу: 1 2 3 4 5