Свойства элементарных частиц

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Февраля 2011 в 16:23, реферат

Описание работы

Все Э. ч. являются объектами исключительно малых масс и размеров. У

большинства из них массы имеют порядок величины массы протона, равной

1,6×10-24 г (заметно меньше лишь масса электрона: 9×10

-28 г). Определённые из опыта размеры протона, нейтрона, p-мезона по

порядку величины равны 10-13 см.

Файлы: 1 файл

ЭЧ.docx

— 25.98 Кб (Скачать файл)

при рождении или распаде  образуется несколько  одинаковых частиц. Статистика

Ферми - Дирака играет также  исключительно важную роль в структуре  ядер и

определяет  закономерности заполнения электронами атомных  оболочек, лежащие  в

основе  периодической системы  элементов Д. И. Менделеева.

     Электрические заряды  изученных Э. ч.  являются целыми  кратными от величины  е

"1,6×10-19 к, называются элементарным электрическим зарядом. У

известных Э. ч. Q = 0, ±1, ±2.

     Помимо указанных  величин Э. ч.  дополнительно характеризуются  ещё рядом

квантовых чисел, называются внутренними. Лептоны несут  специфический лептонный

заряд L двух типов: электронный (Le) и мюонный (Lm); L

e = +1 для электрона и электронного нейтрино, Lm= +1 для

отрицательного  мюона и мюонного нейтрино. Тяжёлый  лептон t; и связанное  с ним

нейтрино, по-видимому, являются носителями нового типа лептонного заряда L

t.

     Для адронов L = 0, и это ещё одно  проявление их  отличия от лептонов. В свою

очередь, значительные части  адронов следует  приписать особый барионный заряд  В

(|Е| = 1). Адроны с В = +1 образуют подгруппу  барионов (сюда входят  протон,

нейтрон, гипероны, барионные  резонансы), а адроны с В = 0 - подгруппу  мезонов

(p- и К-мезоны, бозонные  резонансы). Название  подгрупп адронов  происходит от

греческих слов barýs - тяжёлый  и mésos - средний, что  на

начальном этапе исследований Э. ч. отражало сравнительные  величины масс

известных тогда барионов и  мезонов. Более поздние  данные показали, что  массы

барионов  и мезонов сопоставимы. Для лептонов В = 0. Для фотона В = 0 и L = 0.

     Барионы и мезоны  подразделяются на  уже упоминавшиеся  совокупности: обычных

(нестранных) частиц (протон, нейтрон, p-мезоны), странных частиц (гипероны,

К-мезоны) и очарованных  частиц. Этому разделению отвечает наличие  у адронов

особых  квантовых чисел: странности S и очарования (английское charm) Ch с

допустимыми значениями: 151 = 0, 1, 2, 3 и |Ch| = 0, 1, 2, 3. Для обычных

частиц S = 0 и Ch = 0, для странных частиц |S| ¹ 0, Ch = 0, для

очарованных частиц |Ch| ¹ 0, а |S| = 0, 1, 2. Вместо странности часто

используется  квантовое число  гиперзаряд Y = S + В, имеющее, по-видимому, более

фундаментальное значение.

     Уже первые исследования  с обычными адронами  выявили наличие  среди них

семейств  частиц, близких по массе, с очень  сходными свойствами по отношению к

сильным взаимодействиям, но с различными значениями электрического заряда.

Протон  и нейтрон (нуклоны) были первым примером такого семейства. Позднее

аналогичные семейства были обнаружены среди странных и (в 1976) среди

очарованных адронов. Общность свойств  частиц, входящих в  такие семейства,

является  отражением существования  у них одинакового  значения специального

квантового  числа - изотопического спина I, принимающего, как и обычный  спин,

целые и полуцелые значения. Сами семейства обычно называются изотопическими

мультиплетами. Число частиц в  мультиплете (п)связано  с I соотношением: n = 2I +

1. Частицы одного  изотопического мультиплета  отличаются друг  от друга значением

              "проекции" изотопического  спина I3, и              

     Важной характеристикой  адронов является  также внутренняя  чётность Р,

связанная с операцией пространств, инверсии: Р принимает  значения ±1.

     Для всех Э.  ч. с ненулевыми  значениями хотя  бы одного из  зарядов О, L, В, Y

(S) и очарования Ch существуют  античастицы с  теми же значениями  массы т,

времени жизни t, спина J и  для адронов изотопического спина 1, но с

противоположными  знаками всех зарядов  и для барионов с противоположным  знаком

внутренней  чётности Р. Частицы, не имеющие античастиц, называются абсолютно

(истинно)  нейтральными. Абсолютно  нейтральные адроны  обладают специальным

квантовым числом - зарядовой  чётностью (т. е. чётностью  по отношению к  операции

зарядового  сопряжения) С со значениями ±1; примерами  таких частиц могут  служить

фотон и p0.

     Квантовые числа  Э. ч. разделяются  на точные (т. е.  такие, которые  связаны с

физическими величинами, сохраняющимися во всех процессах) и  неточные (для

которых соответствующие  физические величины в части процессов  не сохраняются).

Спин J связан со строгим  законом сохранения момента количества движения и

потому  является точным квантовым  числом. Другие точные квантовые числа: Q, L,

В; по современным данным, они сохраняются  при всех превращениях Э. ч.

Стабильность  протона есть непосредственное выражение сохранения В (нет,

например, распада р ®  е+ + g). Однако большинство квантовых чисел

адронов неточные. Изотопический  спин, сохраняясь в  сильных взаимодействиях, не

сохраняется в электромагнитных и слабых взаимодействиях. Странность и

очарование  сохраняются в  сильных и электромагнитных взаимодействиях, но не

сохраняются в слабых взаимодействиях. Слабые взаимодействия изменяют также

внутреннюю  и зарядовую чётности. С гораздо большей  степенью точности

сохраняется комбинированная  чётность СР, однако и она нарушается в некоторых

процессах, обусловленных слабыми  взаимодействиями. Причины, вызывающие

несохранение  многих квантовых  чисел адронов, неясны и, по-видимому, связаны  как

с природой этих квантовых  чисел, так и с  глубинной структурой электромагнитных

и слабых взаимодействий. Сохранение или несохранение тех или иных квантовых

чисел - одно из существенных проявлений различий классов взаимодействий Э. ч.

Информация о работе Свойства элементарных частиц