Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
взаимопревращений Ve <=* ve, Ve <=* V11 и т. п.
5°. Адронами называются элементарные частицы, которые могут участвовать и реально участвуют в сильном взаимодействии. Все они участвуют также в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях (VIII.2.2.60). Классификация адронов и их основные характеристики указаны в таблице VTII.2.3.
Таблица VIII.2.3 2
Семейства адронов Час- ти- цы Спин, h Масса, МэВ Среднее время жизни, с Кварковый состав3
«Обыч- ные» СS = = C = Пионы Tt (Т = 1, S=O, С=0) Ttt K0 0 139,57 134,96 2,6 • IO"8 0,8 • IO-16 ud(du ) ий , dd
= 0) Эта-ме- ЗОН Г) (T = 0, S=O, С=0) Tl0 0 548,8 0,7 • IO"18 UU , dd , ss
1 В частности, если масса нейтрино не равна 0, то не исключена возможность, что наша Вселенная — замкнутая. Это означает, что она конечна (но безгранична) и что теперешний период ее расширения сменится сжатием.
2 В таблицу не включены резонансы и античастицы (кроме я~).
3 Cm. (VIII.2.4.50).
§ VIII.2.3. ЛЕПТОНЫ И АДРОНЫ
671
Таблица VIII.2.3 (продолжение)
Семейства адронов Час- ти- цы Спин, h Масса, МэВ Среднее время жизни, с Кварковый состав
Стран- ные (5*0) Каоны K1 (Т = 1/2, S = +1, C = O) K+ K0 0 493,67 497,7 1,2 • IO"8 [Kg :0,9-10"10 [к?: 5,2-IO"8 US ds
Очарованные (СФ 0) D-мезо- ны (T = 1/2, S = O, С = +1) D+ D0 F+ 0 0 1869 1865 1971 9 • IO"13 5•IO"13 2 • IO"13 cd ей CS
F-мезон (T = 0, S =+1, С =+1)
«Обыч- ные» (S = = C = = 0) Нуклоны N (Т = 1/2, S = O, С = 0) P п 1/2 938,28 939,57 >1032 лет 898 ± 16 uud udd
Странные (S* 0) Лямбда-гиперон Л(Т = 0, S = -I, С=0) A0 1/2 1115,6 2,6 • IO"10 uds
Сигма-гипероны Z (Г = If S=-I, С=0) Z+ Z0 Z" 1/2 1189.4 1192.5 1197,3 0,8 • IO"10 5 • IO"20 1,5- Ю"10 UUS uds dds
1 Нейтральные каоны распадаются из состояний Kg и КЕ , являющихся суперпозициями состояний частицы K0 и античастицы K0 .
672
ГЛ. VIII.2. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
Таблица VIII.2.3 (окончание)
Семейства адронов Час- ти- цы Спин, Іг Масса, МэВ Среднее время жизни, с Кварковый состав
Странные (S* 0) Кси-ги- пероны ІТ = 1/2, S =-2, C=O) [И [И I о 1/2 1315 1321,3 2,9 • IO-10 1,6 • IO-10 USS dss
Омега- гиперон Q (Г = 0, S=- 3, С = 0) QT 3/2 1672,5 0 TH 1 О T-H 00 №. О SSS
Очарованные ІСФ 0) Лямбда- гиперон Ac (Г=0, S=O, С = +1) К 1/2 2281 (2-3)- IO'13 udc
6°. Различают стабильные (точнее, метастабильные) адро-
_О Q
ны со средними временами жизни т 2> 10 с и резонансы (VIII.2.1.5°), времена жизни которых т ~ (10-24—IO-23) с совпадают по порядку величины с характерным временем сильного взаимодействия (табл. VIII.2.1). Стабильные частицы распадаются за счет электромагнитного или слабого взаимодействий, резонансы — за счет сильного взаимодействия. Последнее свойство является главным для резонансов, и оно может служить наиболее адекватным их определением. Группа резонансов наиболее многочисленна: она включает несколько сотен частиц, которые в табл. Vin.2.3 не представлены.
7°. Стабильные адроны, обладающие целыми спинами, т. е. являющиеся бозонами (VII.2.2.1°, VIII.2.1.6°), называются мезонами-, адроны с полуцелыми спинами, т. е. фермионы
§ VIII.2.3. ЛЕПТОНЫ И АДРОНЫ
673
(VII.2.2.40, УШ.2Л.6°), именуются барионами. Аналогично определяются мезонные резонансы и барионные резонансы. Барионам и барионным резонансам приписывается барионный заряд В = +1, антибарионам и их резонансам — барионный заряд В = -1, у всех остальных частиц B = O (сравн. с п. 3°).
8°. Класс адронов разбивается на изомулътиплеты — небольшие семейства, члены которых тождественны по отношению к сильному взаимодействию, а все различия они обретают за счет электромагнитного (и отчасти за счет слабого) взаимодействия. Наиболее характерный внешний признак принадлежности частиц к одному изомультиплету — приближенное равенство их масс при разных значениях электрического заряда. Типичный пример изомультиплета дает нуклонный изодублет N, содержащий протон р и нейтрон п. Тождественность протона и нейтрона по отношению к сильному взаимодействию находит выражение в свойстве зарядовой независимости ядерных сил (VIII. 1.3.3°).
Изомультиплету в целом приписывается изоспин Т, который определяет число его членов N по формуле N = 2Т + 1. Отдельные члены изомультиплета различаются значениями проекции изоспина T3, изменяющейся от -Г до Г через единицу в порядке возрастания электрического заряда. Пример: для ну-клонаN = 2, а потому T = 1/2; у нейтрона T3 = -1/2, у протона
?3 =+1/2.
9°. Первоначально из адронов были известны только нуклоны и пионы. Электрические заряды этих «обычных» частиц могут быть вычислены по простой формуле q = T13 + Б/2. В 50-е годы открыты странные частицы (VIII.2.1.50), которым было приписано новое квантовое число — странность S. Она вводится так, чтобы электрические заряды странных частиц удовлетворяли соотношению Гелл-Манна—Нишиджимы
q = T3 + 2 (В + S).
После открытия в 70-х гг. очарованных частиц эта формула потребовала дальнейшего обобщения: