Рефераты по Физике

Фундаментальные взаимодействия элементарных частиц

Страница 4

-барионы — самые легкие из барионных резонансов. За время порядка 10 с они распадаются на нуклоны и -мезоны:. Известно большое число более тяжелых барионных резонансов, также состоящих из и- и d-кварков. В них кварки находятся в состояниях, имеющих орбиталь­ные и/или радиальные возбуждения. В этом отношении резонансы похожи на возбужденные состояния атомов.

Итак, барионы состоят из трех кварков. Другой тип адронов — мезоны состоят из кварка и антикварка. Так, например, самые легкие из мезонов, -мезоны, имеют следующую структуру:

.

Кварк и антикварк в я-мезоне находятся в состоянии с нулевым орбитальным моментом и с противоположно направленными спинами,

Рис. 1 так что суммарный спин я-мезона равен нулю.

Если спины кварка и антикварка параллельны, то они, находясь все в том же состоянии с нулевым орбитальным моментом, образуют мезоны со спином,

Рис 2 равным единице: . Эти мезоны являются резонансами и за время порядка 10 с распадаются на два -мезона:. -мезоны являются самыми легкими из мезонных резонансов. Известно большое число более тяжелых мезонных резонансов, в которых пара кварк — антикварк находится в возбужденном состоянии.

Распад - и -резонансов можно проиллюстрировать следующими кварковыми диаграммами. На рис. 7 и 8 стрелка, направленная вспять по времени, изображает антикварк.

Следует иметь в виду различия между обычными фейнмановскими графиками и кварковыми диаграммами. Ведь на бесконечность уходят не свободные, а плененные в адронах кварки. Кроме того, сильные взаимодействия между кварками на кварковых диаграммах обычно не изображают. В частности, не указывают взаимодействие, приводящее к рождению пары кварк + антикварк, изображаемой на кварковых диаграммах в виде «заколки для волос».

Рис. 8 содержит одну из двух кварковых диаграмм, отвечающих распаду -мезона.

Странные частицы.

Семейство странных адронов более многочисленно, чем семейство нестранных адронов. То, что они играют сущест­венно меньшую роль в ядерной физике, чем нуклоны и -мезоны, связано с тем, что странные адроны нестабильны (самый долгоживущий из них, -мезон, живет 5- с) и тяжелы, так что для их рождения требуются довольно высокие энергии сталкивающихся частиц.

Первые странные частицы были открыты в 40-х годах в космических лучах. В 50-х годах их производство было поставлено на поток с помощью специально построенных для этой цели ускорителей. Парадоксальным, странным в их поведении (отсюда и пошло их название) казалось то, что эти частицы рождаются обильно, сильно (при достаточно высокой энергии сталкивающихся адронов), а распадаются на нестранные адроны слабо, медленно).

Решение этого парадокса заключалось в том, что рож­даются странные частицы парами за счет сильного взаимо­действия, а распадаются поодиночке за счет слабого взаи­модействия. Сегодня мы знаем, что это обусловлено тем, что каждая странная частица содержит в своем составе как минимум один странный кварк, s-кварк. Странный кварк, подобно d-кварку, имеет заряд, равный

Рис. 3 Но он гораздо тяжелее d-кварка: его масса равна примерно 150 МэВ.В сильных взаимодействиях рождаются пары кварк — антикварк: .

На рис. 9 изображена кварковая диаграмма процесса . Мы видим, что рождение пары странных частиц связано с появлением в кварковой диаграмме «стран­ной заколки» . В данном случае один конец заколки (s) принадлежит К-мезону, другой (s) — -гиперону.

Очарованный кварк.

Убедительное подтверждение кварковой теории адронов принесло с собой открытие группами Рихтера и Тинга очарованных частиц, содержащих в своем составе кварки

Рис. 4

четвертого сорта, так называемые очарованные кварки, обозначаемые буквой с (от английского слова charm). Первым был открыт осенью 1974 г. -мезон — векторная частица «со скрытым очарованием», состоящая из пары с в -состоянии.

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11