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