Квантовая физика - Вихман Э.
Скачать (прямая ссылка):
25. Возникает вопрос: как провести границу между частицей и нечастицей? Нельзя, конечно, считать, что каждый небольшой «горб» на кривой зависимости эффективного сечения от энергии отвечает частице. С другой стороны, любой критерий, согласна которому резонанс «достаточно» узок, чтобы связывать его с частицей, будет весьма произволен. Иными словами: чтобы данный объект
359»
можно было считать частицей, его время жизни не должно быть слишком малым, но какой малостью следует ограничиться?
Придется пересмотреть наши цели. По-видимому, мы ничего не добьемся, пытаясь дать точное и общее определение частицы. Такие попытки привели нас к таблице, состоящей из миллионов качественно весьма различных частиц. В эту таблицу входят, например, пионы и молекулы белка. Лингвистически все эти объекты можно называть частицами, но вряд ли мы узнаем что-либо существенное о фундаментальных взаимодействиях, если будем считать пионы и молекулы белка одинаково важными объектами нашей теории
Рис. 24В. Результаты измерения эффективного сечения рассеяния протонами положительных н отрицательных пионов. По оси ординат отложено эффективное сечение, по оси абсцисс — полная энергия пиона и протона в системе центра масс. Такая система отсчета удобна тем, что положение максимума дает непосредственно массу «частицы» или резонансного состояния. Рассмотрим основной максимум при энергии около 1,238 ГэВ. Она соответствует в лабораторной системе координат кинетической энергии пиона 195 МэВ и покоящемуся протону. Мы обозначаем резонанс при энергии 1,238 ГэВ *
символом Nsj . В литературе он часто обозначается А (1238)]
Некоторые частицы являются несомненно составными, сложными системами, и такими мы должны описывать их в нашей теории. Мы должны «объяснить» их с точки зрения взаимодействий между образующими их более элементарными составляющими.
Практический подход к проблеме заключается в установлении иерархии частиц по степени их «элементарности». В зависимости от рассматриваемых физических явлений наши представления об «элементарных» составных частях сложной системы будут меняться. Мы считаем, что молекулы являются связанными состояниями атомов, атомы — связанными состояниями ядра и электронов, а ядро — ¦связанным состоянием протонов и нейтронов. Мы не можем, однако, ¦сказать, что протоны, нейтроны и электроны являются связанными состояниями чего-то другого. Их можно считать предельно элементарными частицами. В качестве таковых они представляют особый интерес для фундаментальной теории.
26. Попытаемся создать новую таблицу частиц, которые в настоящее время можно считать (истинно?) элементарными. Прежде всего следует исключить из этой таблицы частицы, о которых заведомо известно, что они «очевидно сложные». В гл. 1 были перечислены некоторые экспериментальные критерии сложности или элементарности частицы. Не вызывает сомнения, что все атомы, все молекулы и все ядра тяжелее протона являются сложными частицами, и поэтому они не включены в новую таблицу. Тогда
360
Таблица 26А. Лептоны
Частица Заряд Масса, Частица Заряд Масса,
МэВ МзВ
е~ электрон 0,511 \е е-нейтрино 0 0
в+ позитрон ~\-е 0,511 \е е-антинейтрино . 0 0
JJ+ I МЮГКЫ ---е 105.7 (д-нейтрино 0 0
+е 105.7 V,. ц-антинейтрино 0 0
Мюо :ы нестабильны, они распадаются по схеме (i— —> e^ + v + v. [Одно из нейтрино являете-: о -ныл (ц-неитрино), другое — электронным (е-пентрнчо).] Среднее врс-мя жизни
мюона рг'ь-о -\_0-10-6 с. Остальные леитоиы стабильны. Все они имеют спин, разным 1/2
Таблица 26В. Главный мезонный октет
Чпстг.ц* Масса, - Среднее время Схемы распада
Ms В ж;: з i и, с
Я+1 130,60 2.61- JO-8 ¦Ll + Vu
__> Зог яженные пионы
п 1
п° нейтральней пион 134.98 0.89-10~16 у у
уе
К+ \ 4Э3.8 I.23•10 ~3 [1±У
j заряженные /С-мезоны Я ± Ли
Л ±. Я ¦' Л “
\ ^ I*1 497,9 0,87-10~10 я г Я ~
;нейт;;альнь:е а-мезоны : л°л°
5,58- 10- япя°л°
я+я-л°
Я|_1У
яе v
г] эта-мезон
548,6
-2,5- 10-19
77
я°л°л°
Л°уу
Я+Я~Я°
п+п~у
Указанные здесь мезоны имеют спин, равный нулю, и барионное число, равное пулю. Два нейтральных /С-мезона (К0 и /С0)«ведут себя при распаде так, как если бы они были «смесью» двух частиц К® и /С® с различными временами жизни и слегка различными массами
