Ноябрь 3rd, 2008 by iw Posted in Гипероны
Однако такая аналогия не абсолютна по меньшей мере по двум существенным причинам. Во-первых, с ростом количества элементарных частиц не увеличивается число основных кирпичиков, из которых состоят атомы, так как вновь открытые частицы нестабильны. Во-вторых, даже при столкновениях с энергией, в сотни раз превышающей массу покоя этих частиц, их не удается разделить на еще более элементарные составляющие.
Время жизни порядка 1010— 10 с еще достаточно для того, Чтобы отдельные частицы можно было наблюдать по их следам в пузырьковой камере или ином детекторе. Однако при использовании подобных прямых методов от нашего внимания легко могут ускользнуть частицы, у которых время жизни на несколько порядков меньше. Поскольку нет физических оснований к тому, чтобы нестабильные частицы, начиная с какой-то определенной величины времени жизни, исключить из списка элементарных частиц, потребовалось изыскивать косвенные методы, которые позволили бы выявить существование частиц с предельно коротким временем жизни.
Такой косвенный метод был действительно найден: измерение эффективности столкновений пионов с нуклонами. Эксперименты с пучком пионов, отобранных магнитным полем после их возникновения при бомбардировке мишени быстрыми протонами, первоначально проводились с целью исследования сильных (ядерных) взаимодействий (т. е. взаимодействий между нуклонами, которые, в частности, удерживают протоны и нейтроны связанными в атомном ядре).
Август 26th, 2008 by iw Posted in Гипероны
Еще в 30-х годах была разработана теория таких взаимодействий, согласно которой они должны осуществляться посредством частиц с массой, приблизительно в 200 раз превосходящей массу электрона. Открытый позднее пион по своим свойствам вполне отвечал предсказаниям теории, и поэтому определение эффективности столкновений пионов с нуклонами было крайне важно для понимания свойств сильных взаимодействий.
Для проведения такого эксперимента требовался достаточно интенсивный пучок пионов одинаковой энергии, которую можно постепенно изменять. Когда ученые получили в свое распоряжение ускорители протонов с энергией в несколько ГэВ и больше, оказалось нетрудно получать такие пучки и обстреливать ими атомные ядра.
Эффективность рассеяния пионов (как и вообще элементарных частиц) на протонах выражается так называемым эффективным сечением. По сути дела, это величина площади поверхности, которую для падающей частицы представляет частица-мишень . Например, мы легко можем представить себе, что эффективное сечение футбольного мяча, в который мы бросаем теннисный мяч или шарик для пинг-понга, приблизительно равно площади круга того же радиуса, что и футбольный мяч. Из этого примера видно, что охарактеризовать эффективным сечением рассеяние частиц можно только в том случае, если мишень достаточно четко ограничена.
Июль 22nd, 2008 by iw Posted in Гипероны
Помимо других характеристик они имеют также барионный заряд; он был введен потому, что в любых превращениях таких частиц разность между количеством барионов и антибарионов должна сохраняться неизменной (закон сохранения барионного заряда). Например, сумма барионных зарядов протона и антипротона равна нулю, следовательно, среди конечных продуктов их взаимодействия не должно быть ни одного бариона — происходит аннигиляция барионов. Следует также отметить, что барионы, как и
легкие частицы (лептоны) имеют спин равный /2 за исключением частицы
Q со спином 3/2.— Ред. Частицам с дробным спином (/г, 3/г и т. д.) присвоено общее название фермионы. Этим они отличаются от бозонов, имеющих целочисленный спин. Бозоны представлены фотоном, имеющим спин 1, и мезонами, спин которых равен нулю. Более наглядное сопоставление частиц и античастиц дается . Основное различие между бозонами и фермионами состоит в том, как они ведут себя в коллективе. Бозонов в данной области пространства может существовать сколько угодно (более того, они стремятся заполнить одно и то же состояние), тогда как два фермиона, находящиеся в совершенно одинаковом энергетическом состоянии, не могут существовать одновременно в одной и той же области пространства. Поэтому если в состав какой-то частицы
входят два или более фермионов, они должны находиться в различных энергетических состояниях
Июль 5th, 2008 by iw Posted in Гипероны
Каждая из двух этих пар включает частицу и античастицу. Эти частицы, называемые каонами, также самопроизвольно распадаются, порождая в результате мюоны, пионы, электроны и нейтрино. Точнее, согласно современным оценкам, масса покоя нейтрино (в энергетических единицах) не превосходит нескольких десятков для электронного нейтрино Слева звездочкой помечены резонансы, для которых вместо времени жизни т приведена ширина Г = А/т При бомбардировке мишени протонами, ускоренными до энергии свыше нескольких ГэВ, возникают и такие частицы, масса покоя которых больше массы покоя протона. Они получили название гиперонов. Среднее время жизни гиперонов составляет около 10 с, что достаточно для регистрации их траекторий в диффузионной камере или на фотопластинке. Поэтому для изучения свойств этих частиц и процессов их распада пригодны те же методы, что использовались для исследования мюонов и мезонов. Среди конечных продуктов распада гиперонов всегда присутствуют протон или нейтрон в случае распада антигиперона — антипротон или антинейтрон. Поэтому гипероны часто рассматривают как особые (возбужденные) состояния нуклона (т. е. протона или нейтрона) с большей энергией, что проявляется в возросшей массе частиц. В последней группе располагаются в порядке возрастания массы тяжелые частицы, объединенные общим названием барионы.