Файл: Мякишев Г.Я. Элементарные частицы.pdf

Скачать файл (6,44Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.07.2024

Просмотров: 100

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ция всех остальных. Возмем, например, протон. Эта ча стица окружена облаком виртуальных я- и К-мезонов. Более тяжелые К-мезоны примыкают к сердцевине про тона, а на периферии находятся я-мезоны. Значит, я- и /(-мезоны структурно входят в протон. Однако не только эти частицы, но и все остальные! Виртуальные фотоны также окружают протон. Эти фотоны могут порождать пары электрон — позитрон, а мезоны — пары нуклон — антинуклон, равно как и пары любых странных гиперонов и резонансов. Значит, все частицы в какой-то мере вхо дят в протонную «шубу» и влияют на свойство протона.

Получается замкнутый круг: свойства одной частицы определяются всеми остальными. Размыкается ли гденибудь этот круг, имеются ли простейшие частицы, из ко торых построены все остальные, или же таких частиц нет, пока не знает никто.

Надо сказать, что за последние восемь лет никаких новых важных открытий не было сделано. Эксперимен тальное открытие двух сортов нейтрино в 1962 г. и откры тия несохранения комбинированной четности в 1964 г.— последние события первостепенной важности в физике элементарных частиц. С 1964 г. не было найдено ни одной новой элементарной частицы, время жизни которой зна чительно провысило бы время жизни резонансов. Не бы ло и больших достижений в теории элементарных частиц.

Выплыло наружу лишь еще одно загадочное обстоя тельство, не нашедшее пока объяснения. Согласно теории /С* -мезон может распасться на два ^-мезона с зарядами противоположных знаков. Ни один из известных законов сохранения при этом не нарушается. Но самые тща тельные эксперименты дали неожиданный результат: распад не был обнаружен. На миллион случаев распада KL -мезона не было зарегистрировано ни одного распада на мюоны. Для объяснения этого результата выдвига ются самые разнообразные гипотезы, начиная от предпо ложения о существовании новых неизвестных сил либо новых нейтральных частиц, на которые могут распа даться К\ -мезоны, и кончая допущением, что основы со временной теории элеменарных частиц несправедливы.

В последние годы наиболее сенсационные открытия были сделаны в астрофизике. Достаточно упомянуть от крытие пульсаров (о них говорилось на стр. 70) — быст-

132

ро вращающихся нейтронных звезд с направленным мощным радиоизлучением.

Ситуация в физике элементарных частиц по-преж нему остается напряженной, и решение ее, хотя бы час тичное, не должно заставить себя долго ждать. Что прои зойдет в будущем? Откроют ли экспериментально какиелибо новые свойства элементарных частиц, способные пролить свет на уже известные факты, или же на основе известных сведений будет построена более или менее цельная теория, сказать сейчас нельзя. Ученые предпри нимают усилия в самых различных направлениях. Совер шенствуются ускорители элементарных частиц. Не пре кращают работу теоретики.

Проблема элементарных частиц оказалась весьма сложной. И если для построения теории атома понадо билось создание квантовой механики, коренным образом изменившей наши представления о законах природы, то, вероятно, еще более радикальные преобразования наших взглядов на природу необходимы для построения более или менее цельной теории элементарных частиц.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 3. Трек частицы в широкозазорной искро вой камере.

	Рис. 5. Возрастание мас
О 0/1 0,2 0,3 ОМ 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0	сы	движущейся	частицы
	с	увеличением	скорости
	ее	движения.

135

Рис. 6. Вращающаяся частица мо жет принимать только некоторые фиксированные положения по от ношению к внешнему магнитному полю. Частицы со спином 1/2 (вверху) могут располагаться так, чтобы спин был направлен по полю или против поля. Частицы же со спином 1 (внизу) имеют три воз можных положения, соответствую щие ориентации спина по полю, перпендикулярно полю и против поля.

		Рис. 8. Разные состояния частицы обнаруживаются только в резуль
		тате некоторого взаимодействия. В отсутствие электромагнитного
Рис.	7. Изменение плотности заряда	взаимодействия все нуклоны, как и все пионы, неразличимы. Если же
Рис.	7. Изменение плотности заряда	эти взаимодействия принимаются во внимание, изотопический спин
протона по мере удаления от его цент-		разделяет нуклоны на протоны и нейтроны, а пионы — на три различ-
ра (1	ф=10~13 см).	ных типа (по заряду).

бериллиебая		Вакуумная
Пучок. £ мишень	Магнитное кольцо ускорителя	труда
	с жесткой фокусировкой.

Рис. 11. Схема опыта по обнаружению двух сортов нейтрино. Пучок				протонов с энергией 15 млрд.эв
направляется в бериллиевую мишень. При соудалении с мишенью			возникал интенсивный пучок ионов
иколо Ш/о пионов распадалось на мюоны и нейтрино, прежде			чем	врезаться в стенку из брони-
толщиной	13,5 м. Пионы и мюоны задерживались	этой стенкой.	Нейтрино		же легко	проникали за
Zltlll,? п	о п ? д а л и в искровую камеру. Камера	«запускалась»	при	появлении мюона		(толстый пун
ктирный трек), возникавшего в результате взаимодействия нейтрино				или	антинейтрино

/до

да

~зоо

(100

Кинетическая энергия, Мэв

ЮО 200 300 100 500 600 700 800 900 Энергия падающего пуика пионов, Мэд

ния и распада нейт ральных К-мезонов.

Рис. 13. Обнаружение частицы-резонанса по графику зависимости числа я-мезонов от энергии.

Рис. 14. Пион-протон ный резонанс. Эффек тивное сечение (или вероятность) рассеи вания положительного пиона на протонах, измеряемое в миллибарнах, начинает резко возрастать, начиная примерно со 100 Мэв, достигает максимума при 195 Мэв и затем почти так же резко спадает.

140

Спин О

Рис 15. Если по горизонтальной оси отложить значения проекции изо топического спина, а по вертикальной — значение странности, то в этой координатной плоскости частицы с данным спином располага ются так, что образуют правильные геометрические фигуры.

141

Спин I

Проекция изотопического спина

Рис. 16. Резонансы со спином 3/2 располагались в координатной плоскости «странность — проекция изотопического спина» так, что образовали усе ченную трапецию, которая превратилась бы в тре угольник, если бы существовала частица со стран ностью— 3, спином 3/2 и барионным числом +1.

Такая частица экспериментально найдена в 1964 г. Это — й~-гиперон.

О Г Л А В Л Е Н И Е

Глава

первая,

вводная, но очень важная

и, быть

может,

Глава

вторая,

самая

трудная

. .

в которой делается

попытка взять быка

Глава

третья,

за рога — увидеть элементарные

частицы

из которой можно усмотреть, что величие

идей физики XX века граничит

недо

ступностью их для понимания . . . .

Глава

четвертая, из которой можно

узнать, что заставля

ет частицы

превращаться

друг

друга

Глава

пятая,

в которой наконец-то читатель может по

знакомиться со всеми элементарными ча

стицами сразу . . . . .

. . . . .

Глава

шестая, из которой станет ясно, что мир держится

на законах сохранения

Глава

седьмая,

в которой

рассказывается

об

одной

из

самых

примечательных частиц—нейтри

но и одной из самых непонятных частиц—

ц-мезоне

Глава

восьмая,

в которой

рассказывается

о частицах,

не

без основания называемых странными, а

также

сообщаются

дополнительные све

108

дения

о слабых

взаимодействиях .

. .

Глава

девятая,

самая

короткая,

посвящается

самым

ко-

роткоживущим частицам .

118

Глава десятая, в которой

рассказывается

о систематике

сильно взаимодействующих частиц, а так

же о том, что такое

кварк

123

Заключение

131

Приложение

134

Геннадий Яковлевич Мякишев


			Э Л Е М Е Н Т А Р Н Ы Е ЧАСТИЦЫ
Редактор Г. Р.				Лисенкер
Оформление			художника
Л.	С.	Вендрова
Художественный				редактор
Т. Н.		Алябьева
Технический			редактор В. С.		Якунина
{корректор Т. А.				Кузнецова
А	10699	Сдано	в набор 2QIVU 1972 г.
Подписано в печать				28/XI 1973 г.	84ХШ8'/з2.