Tipuri de interacțiuni ale particulelor elementare

Muonilor și proprietățile lor.

fizician japonez X. Yukawa (1907-1981), studiind natura forțelor nucleare și dezvoltarea ideilor de oameni de știință ruși I. B. Tamma și DD Ivanenko despre caracterul lor de schimb, prezentat în 1935 de ipoteza existenței particulelor cu masă, 200 -300 ori masa electronului. Aceste particule trebuie, în conformitate cu Yukawa, acționează ca purtători de interacțiune nucleară, la fel ca și fotonii sunt interacțiunea electromagnetică uzură telyami.

K. Anderson și S. Neddermeyer studierea greu componenta de absorbție TION radiație cosmică secundară în filtre plumb prin camera nor plasat într-un câmp magnetic efectiv găsit (1936) particula de masă apropiată de așteptat (207me). Ei au fost numite mai târziu muonilor.

Sunt pozitive (m +) și negativă (m -) muonilor; muonilor taxa e este elementar greutate muonilor încărcare (măsurată prin efectul de ionizare produc) este egal cu 206.8 TE durata de viata m + si m -. fj, ~ miuonic aceeași și egală cu 2,2 x 10 -6 secunde. Schimbări de studiu în intensitatea componentei hard a radiației cosmice secundare cu înălțime a arătat că altitudini la mai mici miuonic flux mai puțin intens. Acest lucru sugerează că muonilor putrezirea spontană, fiind particule atât de instabile.

muon degradare continuă conform următoarelor scheme:

unde și - respectiv "miuonici" neutrini și antineutrinii, care, după cum a sugerat de către B. M. Pontekorvo (. România 1913 p) și experimental dovedit (1962) este un fizician american L. Lederman (1922 p.), și diferite de - „electronic“ de neutrini și antineutrini. emisie concomitentă a unui pozitron și un electron-venno Corespunzător (vezi. § 263, 258). Existența rezultă din legile de conservare a energiei și de spin.

Din schemele de degradare rezultă că spinii muonilor ca electronii trebuie să fie egală cu 1/2 (în unități), neutrinii deoarece spate (1/2) și antineutrini (-1/2) sunt compensate reciproc.

Mai multe experimente au condus la concluzia că muonilor nu interacționează sau interacționează foarte slab cu nuclee, cu alte cuvinte, este un particule nucleare-inactiv. Muonilor, pe de o parte, din cauza pasivității nucleare nu poate fi produs prin reacția radiației cosmice primare cu nucleele atomilor componente din atmosferă și pe de altă parte - din cauza instabilității nu poate fi în radiația cosmică primară. Prin urmare, pentru a identifica muonilor cu particule care, conform X. Yukawa, ar constitui un transportator nuclear inter-acțiune a eșuat, deoarece astfel de particule ar trebui să reacționeze puternic cu nuclee.

Mezoni și proprietățile lor

S. Powell (1903-1969, fizician britanic) cu angajații prin expunerea la mare altitudine emulsie nucleară raze cosmice (1947) au descoperit particule active nucleare, ci-- așa-numitele p-mezonilor (de la „Mezos“ greco - mediu). sau bujori. În același an pionii au fost preparate în mod artificial în laborator, atunci când au bombardat ținte ale Be, Cu, și C a particulelor accelerate în sinhrotsiklot-Rhone 300 MeV. p-mezoni interactioneaza puternic cu nucleoni și nuclee, și, în baza unor concepte moderne, determină existența forțelor nucleare.

Sunt pozitive (p +), negativ (p -) (taxa lor este sarcina elementară e-Term) și (p) 0 mezonilor neutre. Greutatea p + - și p - mesoni același și egal cu p 0 273,1me masa mezon este 264,1me. Toate pioni instabil: durata de viață a respectiv-guvernamentale pentru p-mezonilor încărcate și neutre este de 2,6 x 10 -8 și 0,8 x 10 -16 s.

Prăbușirea pionii încărcate are loc în principal pe sistemele de

Din schemele de degradare rezultă că rotirilor încărcat p-mezonilor trebuie să fie integral (în unități) sau egală cu zero. Back încărcat p-mezoni, și un număr de alte date experimentale au dovedit a fi zero.

pionul Neutral dezintegrează în două g cuantic:

Spin p 0 mezoni, precum și p + și mezoni de spin este zero.

Cercetarea în razele cosmice prin metoda emulsiei (1949) și studiul rea-tiile cu participarea unor particule de mare energie produse la acceleratoarele au dus la inchideri cu K-mesonii sau kaonii. - particulele cu zero, centrifugare și cu masele, ca-in egal 970me. Este cunoscut acum cele patru tipuri de kaonii: încărcat pozitiv (K +), încărcate negativ (K -) și două neutre (e). mezonii K Durata de viață se află în intervalul de la 10 până la 10 -8 -10 secunde, în funcție de tipul lor.

Tipuri de interacțiuni ale particulelor elementare

Conform conceptelor moderne, în natură se realizează patru tipuri de interacțiuni fundamentale distractive pentru: puternic, electromagnetice, slabe și gravitaționale.

Puternic. sau interacțiune nucleară cauzează protoni obligațiuni și neutroni în nucleele atomice și asigură rezistență excepțională a acestor structuri fiind situate într-o bază de fierbere agenți de stabilitate în medii terestre.

Interacțiunea electromagnetică este caracterizată prin interacțiunea, bazată pe relația cu câmpul electromagnetic. Este caracteristic tuturor particulelor elementare, cu excepția neutrini, antineutrinii și fotoni. Interferența electromagnetică, în special, este responsabil pentru existența atomilor și moleculelor Obus-lovlivaya reacția lor nuclee încărcate pozitiv și electroni încărcați negativ.

interacțiune slabă - cel mai lent al tuturor interacțiunilor care curge în micro-elementele constitutive. Acesta este responsabil pentru interacțiunea particulelor provenite din neutrinii predare- sau antineutrinii ocupației (de exemplu, b-degradare, m-descompunere) și dezintegrare procese pentru neutrinoless caracterizate de particule destul de lungă durată de viață putrefacție (t -10 la 10).

interacțiune gravitaționale inerente în oricare și toate particulele, dar datorită masei mici a particulelor elementare este neglijabilă și aparent, în microcosmosul procesele de imaterial.

interacțiune puternică este de aproximativ 100 de ori mai mare decât electromagnetice și 10 14 - interacțiunea slaboe.Chem mai puternică, cu o mai mare intensitate apar procese. Astfel, durata de viață a particulelor, nazyvaemyhrezonansami, dezintegrarea ryh interacțiune puternică descrisă-Koto este de aproximativ 10 -23 secunde; durata de viață p 0 mezoni, care este responsabil pentru dezintegrarea interacțiunii electromagnetice este de 10 -16 secunde; la degradare, care este responsabil pentru interacțiunea slabă, durata de viață caracteristic 10 -10 -10 -8. Atât puternic și slab de interacțiune-Via - rază scurtă. Raza de interacțiune puternică este de aproximativ 10 -15 m, slab - mai puțin de 10 -19 m interacțiune raza de acțiune electromagnet nu este limitată în mod particular ..

Particulele și antiparticule

Ipoteza unei antiparticulă a apărut pentru prima dată în 1928, când Dirac bazat pe o ecuație val relativistă prezis existența pozitroni, a descoperit patru ani mai târziu K. Anderson în radiația cosmică. Electronul și pozitroni nu sunt singura pereche de particula - antiparticula. Pe baza teoriei cuantice relativiste am ajuns la concluzia că trebuie să existe pentru fiecare antiparticula particulelor elementare (principiul de încărcare conjugare-TION). Experimentele arată că, cu câteva excepții (de exemplu, fotonice și p 0 mezoni) corespunde într-adevăr antiparticula fiecare particulă.

Din principiile generale ale teoriei cuantice pe care particulele și antiparticule ar trebui să aibă aceeași greutate, aceleași durate într-un vid, egală în mărime, dar opuse în semn sarcinile electrice (și momentele-te magnetice), aceeași rotire și spin izotopic, și la fel restul numărul Kwan-Nels atribuite particulelor elementare pentru a descrie tiparele lor interacțiuni, numărul barionic, țara-Ness. farmec. Pana in 1956 se credea că există o simetrie completă între particule și antiparticule, t. E. Dacă un proces este între particule, atunci trebuie să fie exact la fel (cu aceeași caracteristică kami) procesul între antiparticule. Cu toate acestea, în 1956, sa dovedit că o astfel de simetrie dence este caracteristic numai pentru interacțiunile puternice și electromagnetice și perturbă Xia pentru cei slabi.

Conform teoriei Dirac, coliziunea particulelor și antiparticula ar trebui să conducă la anihilarea lor reciprocă, care apar ca urmare a unor alte particule elementare sau fotoni. Un exemplu al acestei reacții este considerată en pereche de electroni nigilyatsii - pozitroni (e + f ®2g).

După ce a fost prezis existența pozitroni teoretic Confirmați-rzhdeno experimental, problema existenței antiprotonul și antineyt-Rhone. Calculele arată că crearea unei perechi de particule - antiparticulă ar trebui să fie dificil tit de energie care depășește de două ori energia unei perechi de repaus, deoarece particulele trebuie să fie raportată energia cinetică foarte semnificativă. Pentru a crea o producție pereche necesită energie de aproximativ 4,4 GeV. Antiprotoni a fost într-adevăr observat experimental (1955) în împrăștierea de protoni (accelerat la cel mai mare în timp ce Șem sincrotron UCLA) nucleonilor in nucleele tinta (tinta a servit ca cupru), care se naște ca urmare a aburului.