ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 128
Скачиваний: 0
Т а б л и ц а
© |
О |
|
~z_ < и ['1 |
<3 W H I |
а |
_ |
_ _ |
|
-------!------ - -----
I
О
О- I ¿H
СО |
ст |
S |
Ю <П |
S |
|
|
|
— |
|
|
— |
О о |
о |
|
ш г- |
√r |
|
<Г) со |
CD |
|
|
|
|
CD |
— |
О |
|
|
|
|
сП |
CM |
||
|
|
|
Ю |
СО |
ю |
O- |
|
|
|
CM |
Ю |
CO |
|
CD |
ш ю сО |
|
|
|
||
Ю |
|
CT |
ю |
|
|
|
CT |
— |
|
|
|
|
|
53
плете имеется четыре А-частицы, три Σ*-4acτ∏m>ι, две S-ча
стицы и одна Q-частица.
Крупнейшим достижением этой классификации является предсказание декуплетной частицы Q (1962 г.), вскоре обна
руженной в эксперименте. Пустые места в таблице соответ
ствуют еще неоткрытым частицам, поиск которых, по-видимо-
му, затруднен их малым временем жизни.
Разбиение «улиц» (супермультиплетов) на «дома» (муль типлеты) связано с нарушением SU(6) симметрии, меха
низм которого еще не выяснен. Адроны внутри каждого «до
ма» похожи друг на друга, в том смысле, что в пределах
точной симметрии они ведут себя одинаково. Кроме верти
кального подобия адронов имеется также горизонтальное
подобие. Оно состоит в том, что адроны, расположенные в
одном и том же горизонтальном ряду, имеют одинаковые заряды, гиперзаряды и одинаковым образом вступают в ре
акции (равны соответствующие матричные элементы пере ходов). В этом смысле эти адроны похожи на химические
аналоги в таблице Менделеева.
Термин «элементарные частицы», применяемый к адро
нам, свидетельствует о том, что в физике они появились как
бесструктурные объекты. Однако дальнейшие исследования
показали, что они гораздо более похожи на составные атомы, нежели на элементарные электроны. Гипотеза кварков яв
ляется одной из попыток отразить структурность адронов.
Хотя кварки не наблюдались пока экспериментально, неко
торые опыты подтверждают следствия, вытекающие из гипо
тезы о структурности адронов. В отличие от электронов, ко торые являются наблюдаемыми объектами, кварки, по-види мому, не соответствуют реальным объектам. Кварки, скорее
всего, являются коллективными возбуждениями адронной
структуры и не существуют вне адронов. В этом смысле они
являются квазичастицами, |
подобно |
фононам, |
магнонам |
и т. п. |
таблица |
химических |
элементов |
Как мы уже отмечали, |
была создана Менделеевым в результате анализа и система тизации огромной химической информации. Классификация
адронов, предложенная Гелл-Манном, основана на другом подходе, не требующем обширной феноменологической ин
формации.
Встает вопрос: не выражает ли закономерности перио дической системы химических элементов какая-нибудь груп па, подобно тому, как группа SU (6) выражает закономерно-
54
сти адронов? При таком подходе мы временно отвлекаемся от имеющейся химической и спектроскопической информа
ции, а также от того, чтобы рассматривать атомы как струк турные объекты, состоящие из более элементарных частиц
(ядра и электроны).
Всем хорошо известна роль атома водорода в построении
таблицы химических элементов. Одним из |
важных свойств |
||
атома водорода |
является скрытая SO (4) |
симметрия, обна |
|
руженная В. А. |
Фоком в 1935 г. Преобразования |
группы |
|
SO (4) оставляют |
инвариантной квадратичную форму |
связано |
|
|
ξl2 + ξ22+ξ32+ξ42∙ |
|
|
Это четырехмерное пространство Фока никак не |
|||
с четырехмерным пространством Минковского, и не следует
рассматривать его как некоторое расширение трехмерного
пространства путем добавления четвертой координаты до
четырехмерного.
Фоковская симметрия шире сферической и отражает
свойства кулоновского потенциала. В сложных атомах из-за
взаимодействия между электронами SO (4) симметрия нару
шается.
Этим не ограничивается роль группы SO(4) в теории ато
мов. Группа-S0(4) лежит в основе классификации химиче
ских элементов, построенной на принципах, аналогичных принципам классификации адронов [см. 1].
Так же, |
как и в SU (6)-классификации, |
химические эле |
||||||
менты объединяются в |
группы |
— SO |
(4)-супермультиплеты. |
|||||
Каждый |
|
1—0, |
|
|
I— |
|
||
SO (4)-супермультиплет |
описывается тензором |
|||||||
Тп1ч (п=1, 2, 3,...; |
|
1,..., п— 1; |
v=√, |
|
1 —/) в четы |
|||
рехмерном вещественном пространстве. Каждой компоненте этого тензора сопоставляется определенный химический эле мент. Отметим, что задание числа п для тензоров Tnlv экви
валентно заданию типа симметрии тензоров в группе SU (6). Результаты такой группировки химических элементов пред
ставлены в табл. 2.
В табл. 2, основанной на группе SO (4), содержится вдвое
меньше клеток, чем существует элементов, так что в каждую клетку попадает по два химических элемента, например,
водород и гелий, азот и кислород, марганец и железо, |
медь |
и цинк. В то время как в двух последних примерах в |
одну |
клетку попали «похожие» химические элементы, в первых
двух примерах в одну и ту же клетку попадают совсем не похожие элементы. Более глубокий анализ показывает, что
55
П=2 П-3
L1
Be
Sc
ɪ
ɪ
Cr
_Мп_
Fe
Со
Mi
Cu "Zn
к
П-5
пDb
Ca Sr
уLa
Zr |
|
" Ilf |
|
Nb_ |
|
Ta |
|
Mo |
|
W |
|
Tc |
|
R. |
|
"Ru" |
|
Ot |
|
Rh |
|
Ir |
|
^Pd |
|
Pt |
|
ɪ |
|
Au |
|
Cd |
|
Ilg' |
|
Ce |
|
Th. |
|
Pr' |
|
Po |
|
ɪ |
|
U |
|
|
|
||
Pm |
|
" Np |
|
|
_Ри_ |
||
_Sm_ |
|
||
Eu" |
2 |
Am |
|
GoL |
з |
Cm |
|
з |
|||
Tb |
3 |
Bn |
|
IC |
|||
J« |
Cf |
||
«I |
|||
Ho |
|
En |
|
Er |
|
Fm |
|
Tu |
|
Mv |
|
УЬ_ |
|
ZlZ |
|
Lu |
|
Таблица 2
∏∙6 |
П ∙7 |
Ia sɑ
¡¡it ^5t ^
Ів
Si M Vjlt
⅛
Ac |
Ijja |
I Itrc |
ga |
Sja |
t∙2 |
ж |
|
V⅛'a |
|
1 |
|
) |
ɪt |
і____ |
56
это явление «удвоения» числа классифицируемых объектов
по сравнению с имеющимся в таблице числом мест |
связано |
||
с тем, что |
группа SO (4) не |
полностью описывает |
систему |
элементов |
и должна быть |
расширена до группы Spin (4) |
|
[см. 1] или группы SO(2, 4) |
[см. 2], которые полностью опи |
||
сывают закономерности таблицы элементов. На этом вопросе мы останавливаться не будем и в дальнейшем для простоты
будем говорить о группе SO (4).
Числами п=1, 2, 3,... в таблице обозначены супермульти плеты («улицы»), которые расположены вертикально. Каж
дый супермультиплет |
|
сострит |
|
из |
определенного |
числа |
|||||||
(а именно п) мультиплетов |
(«домов»). Мультиплеты, |
в свою |
|||||||||||
очередь, состоят |
из |
2∕ψ 1 |
клеток |
(«квартир»), в которых по |
|||||||||
мещаются химические |
|
|
|
|
I, |
|
|
||||||
элементы. Таким образом, |
«адрес» |
||||||||||||
каждого |
элемента |
I, |
|
|
тремя |
числами |
n, |
|
ѵ, |
где |
|||
|
задается |
|
I, |
|
вместо |
одной |
|
||||||
ѵ=і/, /=1,...,— |
При учете |
удвоения |
клетки |
||||||||||
|
I. |
(n, |
|
ѵ,+) |
(n, |
|
ѵ,—). В каждой «кварти |
||||||
возникают две: |
|
|
|||||||||||
ре» содержатся кроме обозначаемого элемента все его воз
бужденные состояния, изотопы и т. п.
Сужение группы SO(4) в группу SO (3), аналогичное су жению группы SU (6) в группу SU (3), приводит к разбиению
«улиц» (супермультиплетов) на отдельные «дома» (мульти
плеты).
Отличие табл. 2 от таблицы Менделеева состоит в явном
учете группы симметрии, управляющей закономерностями системы химических элементов. В то время как в таблице Менделеева на все актиниды и лантаниды приходится по од ной клетке и они выносятся за таблицу, в табл. 2 они полно
стью заполняют два мультиплета. Элементы, расположенные
по одной горизонтали, являются |
химическими |
аналогами. |
В частности, актиниды являются |
химическими |
аналогами |
лантанидов. Это свойство химических элементов аналогично
свойству адронов, которое отмечено выше. Подобие элемен
тов внутри мультиплетов |
наблюдается для лантанидов и |
||||
актинидов (/=3). Это свойство менее ярко |
выражено для |
||||
мультиплетов с |
1=2, |
а для |
мультиплетов с |
1=0, |
1 оно исче |
|
|
||||
зает. В современной теории атома показано, что химическое
подобие лантанидов (актинидов) связано с тем, что они имеют одинаковое число электронных оболочек и одинаковое число электронов на внешних оболочках. Для адронов такое
сходство имеется внутри каждого SU (3)-мультиплета. Если
среди адронов радиоактивными является подавляющее боль
шинство частиц, то среди химических элементов лишь неко
57