Январь 31st, 2009 by iw Posted in Классификация элементарных частиц
Это означает, что сила, с которой мишень действует на частицы-снаряды, должна достаточно быстро убывать по мере удаления частицы от мишени. При соударении теннисного и футбольного мячей речь идет о контактной силе, и если теннисный мяч разминется с футбольным хотя бы на миллиметр, траектория его вообще не изменится. И наоборот, если мячи хотя бы чуть-чуть соприкоснутся, отклонение теннисного мяча от первоначального направления будет хорошо заметно. Описывая ранее рассеяние альфа-частиц на атомных ядрах, мы ничего не говорили об аффективном сечении, поскольку электростатическое поле, обусловленное электрическим зарядом ядра, слишком медленно убывает с расстоянием (пропорционально всего лишь квадрату расстояния). В таком случае вообще нельзя установить расстояние, за пределами которого сила перестает действовать, а следовательно, нельзя определить и эффективное сечение столкновения. Силы такого типа — к ним помимо электростатической принадлежит и гравитационная — называют дально действующими, и при анализе соответствующих взаимодействий эффективное сечение либо вообще не рассматривают, либо считают его бесконечно большим. Здесь автор, стремясь к наглядности, излишне упрощает понятие эффективного сечения взаимодействия субатомных частиц.
Декабрь 20th, 2008 by iw Posted in Классификация элементарных частиц
При столкновении пиона с протоном их кинетическая энергия не расходуется необратимо. Однако определенная часть этой энергии может (на короткое время) обратиться в потенциальную, т. е. оказаться вложенной в возникшую составную частицу. Для описания такой ситуации также можно предложить макроскопическую модель: одна из сталкивающихся вагонеток имеет пружину с механизмом фиксации в виде защелки. Этот механизм срабатывает в том случае, если пружина, сжимаясь при столкновении, укорачивается до места расположения защелки или дальше, Тогда столкновение вагонеток будет упругим, если их энергии недостаточно для сжатия пружины до защелки, и неупругим — при большей энергии. Но вагонетки останутся после столкновения вместе только в том случае, если энергии столкновения достаточно для сжатия пружины как раз до защелки (но не дальше). Если же энергия столкновения больше, то пружина вернется назад (в положение до защелки) и оттолкнет вагонетку — как и при меньшей энергии, когда она не достигает защелки. Таким образом, в описанной модели новая система — две вагонетки, объединенные вместе,— возникает только при строго определенной энергии столкновения. Эта модель довольно хорошо описывает ситуацию с двумя частицами. К сожалению, мы не можем предложить подобной аналогии, которая позволила бы определить ширину резонанса и время жизни составной частицы.
Август 19th, 2008 by iw Posted in Классификация элементарных частиц
В действительности оно имеет статистическую (вероятностную) природу и определяется как отношение вероятности данного процесса (отнесенной к единице времени) к плотности потока частиц, вызвавших данный процесс. Взаимодействие между электрически заряженным пионом п+ и протоном складывается, с одной стороны, из электростатического взаимодействия (отталкивания), а с другой стороны—из сильного ядерного взаимодействия, имеющего очень малый радиус. С сильными взаимодействиями мы уже встречались, рассматривая рассеяние альфа-частиц высокой энергии на легких ядрах. Именно этими взаимодействиями обусловлено отклонение экспериментальных результатов от теоретических для альфа-частиц, проходящих близко к ядру. Аналогично пион высокой энергии, проходящий на достаточно малом расстоянии от ядра, преодолевает электростатическое отталкивание и попадает в сферу действия ядерных сил, т. е. испытывает сильное взаимодействие. Измеренное эффективное сечение таких столкновений и характеризует влияние сильных взаимодействий на пион. Речь здесь идет о силах (ядерных) очень малого радиуса действия, которые по своей природе в корне отличны от электромагнитных сил.
В примере с футбольным мячом эффективное сечение оставалось одинаковым независимо от того, с какой скоростью летел мяч снаряд.
Поэтому эффект, наблюдаемый на графике зависимости эффективного сечения рассеяния положительно заряженного пиона на протонах (а позднее и многих других взаимодействий), был назван резонансом. Быстрый рост сечения рассеяния при энергии пионов около 200 МэВ объясняется тем, что пион с такой энергией образует вместе с протоном единую частицу, которая некоторое время движется, а потом распадается — в данном случае снова на пион и протон. Время, в течение которого она существует, тем короче, чем шире резонансный максимум. Как правило это время чрезвычайно мало
для описанного случая оно составляет около 1023 с. Так измеряя рассеяние одних частиц на других, удается косвенным образом доказать существование частиц с чрезвычайно коротким временем жизни — даже свет за это время проходит расстояние всего лишь 3-1015 м, т. е. того же порядка, как диаметр атомного ядра.
Явление резонанса при столкновении двух частиц и его связь с возникновением единой (составной), очень короткоживущей частицы можно приближенно проиллюстрировать с помощью аналогии, взятой из макромира: вспомним столкновение двух вагонеток, движущихся навстречу друг другу, и условия, при которых они после столкновения могут остаться вместе. Столкновение в таком случае должно быть неупругим — часть кинетической энергии (или же вся кинетическая энергия, если обе вагонетки после столкновения остановились) расходуется на деформацию пластилина, помещенного на месте буфера, и вагонетки после столкновения не отделяются друг от друга.