Название: Курс физики - Трофимова Т.И.

Жанр: Физика

Рейтинг:

Просмотров: 15633


Адроны строятся из кварков следующим образом: мезоны состоят из пары кварк — антикварк, барионы — из трех кварков (антибарион — из трех антикварков).

Так, например, пион p+ имеет кварковую структуру ud̃, пион p- — ũd, каон K+- ds̃, протон — uud, нейтрон — udd, S+-гиперон — uus, S°-гиперон — uds и т. д.

Во избежание трудностей со статистикой (некоторые барионы, например W--гиперон, состоят из трех одинаковых кварков (sss), что запрещено принципом Паули; см. § 227) на данном этапе предполагают, что каждый кварк (антикварк) обладает специфической квантовой характеристикой — цветом: «желтым», «синим» и «красным». Тогда, если кварки имеют неодинаковую «окраску», принцип Паули не нарушается.

Углубленное изучение модели Гелл-Манна — Цвейга, а также открытие в 1974 т. истинно нейтрального джей-пси-мезона (J/Y) массой около 6000me со временем жизни примерно 10-20 с и спином, равным единице, привело к введению нового кварка — так называемого с-кварка и новой сохраняющейся величины — «очарования» (от англ. charm).

Подобно странности и четности, очарование сохраняется в сильныхи электромагнитных взаимодействиях, но не сохраняется в слабых. Закон сохранения очарования объясняет относительно долгое время жизни J/Y -мезона. Основные характеристики с-кварка приведены в табл. 9.

Таблица 9

 

             

Частице J/Y  приписывается кварковая структура cc. Структура сc называется чармонием — атомоподобная система, напоминающая позитроннй (связанная водородоподобная система, состоящая из электрона и позитрона, движущихся вокруг общего центра масс).

Кварковая модель оказалась весьма плодотворной, она позволила определить почти все основные квантовые числа адронов. Например, из этой модели, поскольку спин кварков равен 1/2, следует целочисленный (нулевой) спин для мезонов и полуцелый — для барионов в полном соответствии с экспериментом. Кроме того, эта модель позволила предсказать также и новые частицы, например W--гиперон. Однако при использовании этой модели возникают и трудности. Квар ковая модель не позволяет, например, определить массу адронов, поскольку для этого необходимо знание динамики взаимодействия кварков и их масс, которые пока неизвестны.

В настоящее время признана точка зрения, что между лептонами и кварками существует симметрия: число лептонов должно быть равно числу типов кварков. В 1977 г. был открыт сверхтяжелый мезон массой около 20 000mе, который представляет собой структуру из кварка и антикварка нового типа — b-кварка (является носителем сохраняющейся в сильных взаимодействиях величины, названной «прелестью» (от англ, beauty)). Заряд b-кварка равен — 1/3. Предполагается, что существует и шестой кварк t с зарядом + 2/з, который уже решено назвать истинным (от англ, truth — истина), подобно тому как с-кварк называют очарованным, b-кварк — прелестным. В физике элементарных частиц введен «аромат» — характеристика типа кварка (u, d, s, с, b, t?), объединяющая совокупность квантовых чисел (странность, очарование, прелесть и др.), отличающих один тип кварка от другого, кроме цвета. Аромат сохраняется в сильных и электромагнитных взаимодействиях. Является ли схема из шести лептонов и шести кварков окончательной или же число лептонов (кварков) будет расти, покажут дальнейшие исследования.

Подпись: •	Зачем нужна гипотеза о существовании кварков? Что объясняется с ее помощью? В чем ее трудность?	
•	Почему потребовалось введение таких характеристик кварков, как цвет и очарование?	
•	Какие имеются группы элементарных ча	стиц? Каковы критерии, по которым элементарные частицы относятся к той или иной группе?

Задачи

 

          33.1. Принимая, что энергия релятивистских мюонов в космическом излучении составляет 3 ГэВ, определить расстояние, проходимое мюонами за время их жизни, если собственное время жизни мюона 2,2 икс, а энергия покоя 100 МэВ. [19,8 км]

 

          33.2. Нейтральный пион распадается на два γ-кванта: p°®2γ. Принимая массу покоя пиона равной 264,1me определить энергию каждого из возникших γ-квантов. [67,7 МэВ]

 

          33.3. При столкновении нейтрона и антинейтрона происходит их аннигиляция, в результате чего возникают два γ-кванта, а энергия частиц переходит в энергию γ-квантов. Определить энергию каждого из возникших γ-квантов, принимая, что кинетическая энергия нейтрона и позитрона до их столкновения пренебрежимо мала. [942 МэВ]

 

          33.4. Определить, какие из приведенных ниже процессов запрещены законом сохранения лептонного числа: 1) K+®m- + ṽm; 2) К+ ® е+ + p° + ve.

 

          33.5. Определить, какие из приведенных ниже процессов разрешены законом сохранения странности: 1) р + p- ® S + К+; 2) р + p- ® К- + К+ + n.

 

          33.6. Определить, какие законы сохранения нарушаются в приведенных ниже запрещенных способах распада: 1) p- + n ®L° + К-; 2) р + р ® р + p+.

 

 

 

 

 


Оцените книгу: 1 2 3 4 5