Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
а) б) в)
Рис VII.4.7
14°. Поляризация вакуума приводит в КЭД к экранировке электрического заряда электрона вакуумными позитронами. Электрон, поляризуя вакуум, притягивает к себе виртуальные позитроны и отталкивает виртуальные электроны. В результате, если смотреть на электрон с большого расстояния, его заряд оказывается
956
VII.4. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
частично экранированным. Если же проникнуть вглубь облака виртуальных пар, то экранировка уменьшается и наблюдаемый заряд возрастет. Таким образом, наблюдаемый электрический заряд электрона является функцией расстояния: е = е(г). Это относится и к величине постоянной тонкой структуры а = а (г), которую по этой причине называют бегущей константой. Так как малые расстояния эквивалентны большим передаваемым импульсам д, то эффективная константа электромагнитного взаимодействия сх(д) является растущей функцией д и только при д = О принимает значение «постоянной тонкой структуры», приблизительно равное 1/137.
15е. Диаграммы Фейнмана используют также для изображения процессов, обусловленных другим типом взаимодействия.
Каждому элементу диаграммы Фейнмана — внешним линиям, вершинам, внутренним линиям соответствуют определенные функции, поэтому, начертив диаграмму Фейнмана, можно сразу написать аналитическое выражение для расчета амплитуды вероятности данного процесса.
Метод диаграмм Фейнмана был предложен Ричардом Фейнманом (1948 г.) и сыграл важную роль в развитии квантовой электродинамики. Диаграммы Фейнмана широко применяются в квантовой теории поля, квантовой механике и статистической физике.
4. СИЛЬНОЕ (ЦВЕТНОЕ) ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
1е. В сильном взаимодействии участвуют только адроны. Существование ядер можно связать с так называемым ядерным (Юкавы) взаимодействием. Оно является остаточным от сильного и описывается как обмен 71 мезонами между нуклонами.
Реакцию упругого рассеяния я+"мезона на протоне: п+р —> п+р в низкоэнергетической области можно представить диаграммой взаимодействия Юкавы (см. рис. VII.4.3).
2°. Большинство из нескольких сотен адронов крайне нестабильны — это резонансы: они распадаются на более легкие адроны посредством сильного взаимодействия с характерным временем IO-23 с.
VII.4.4. СИЛЬНОЕ (ЦВЕТНОЕ) ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
957
Квазистабилъные адроны живут гораздо дольше (10~1б с) и распадаются посредством слабого и электромагнитного взаимодействия.
Конечными продуктами распада квазистабильных мезонов являются более легкие мезоны, лептоны и фотон и, если распадающиеся мезоны достаточно массивны, то пара барион + антибарион.
Самые легкие барионы (протон р и нейтрон п) называют нуклонами (от латинского nucleus — ядро).
В таблицах VII. 11 и VII. 12 представлены кварковые структуры, массы и моды (каналы) распада стабильных (квазистабильных) адронов — барионов и адронов — мезонов соответственно.
Более тяжелые квазистабилъные барионы (лямбда А, сигма 2, кси H1 омега ?2, ...) называют гиперонами (от греческого YiTiEp — сверх). Конечными продуктами распада гиперонов являются лептоны, фотон, мезоны и обязательно нуклон.
В состав ядер входят нейтроны и протоны. Остальные адроны рождаются в столкновениях частиц высокой энергии, источником которых являются ускорители и космические лучи.
Любой из адронов элементарен в том смысле, что его нельзя разбить на составные части. Ho вместе с тем, используя пучки частиц высокой энергии, можно «увидеть» внутри адронов составляющие их структурные элементы — кварки.
3°. Нуклоны состоят из самых легких кварков и и d: р = uud, п = ddu. Согласно нерелятивистской кварковой модели, орбитальные угловые моменты кварков в нуклонах равны нулю. Суммарный спин двух ы-квар-ков в протоне равен единице, геометрически складываясь со спином d-кварка, дает спин протона, равный 1/2. Аналогично с заменой и <-» d устроен нейтрон. Разность масс и- и d-кварков гораздо меньше, чем массы адронов, которые состоят из этих кварков. Если пренебречь этой разностью, то нуклоны можно считать одинаковыми. Говорят, что нуклоны образуют дублет (от фр. double — двойной).
В общем случае совокупность частиц какой-либо системы, обладающих сходными свойствами, называется мулътиплетом (от латинского multiplex — многократный).
Таблица VII. 11
958
Vll 4. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
Относительная вероятность, % і о о 64,1(5) 35,7(5) 51,57(30) I 48,30(30) I 100 99,848(6) 100 100 67,8(7) 23,6(7) 8,6(4) о о Ift >л 100
Основные моды распада і ь \> CS, I О К E о, С э + ? к о, с >- о < 1K є 3s < W о < M ,W1K + 4 CS, с О к + ч <
Sj ? м « п S «г * S S S QJ Св S “ OO (« со Cj “с? Cl « 05 о >—I г-Н Ir- . °І со cO д со /ч о 939,565330(38), 896(10) с 1115,63(5), 0,2631(30) но 1189,37(6), 0,0799(4) не 1 1192,55(9), 0,074(7) не 1197,43(6), 0,1479(11) не 1314,9(6), 0,290(10) не 1321,32(13), 0,1639(15) но 1672,43 (32) 0,0822 (12) не 2284,9(6) 0,200(10) пс 2453,8(9)
BJ H ? Л и я S S о Ч ? о С п S Cq N. і-H ч- N S. I О +1 о і-H + 1/2 eg I-H і О О О
Изос-пин T CSJ \ т-Н CQ •ч. о г-Н - і-H 1/2 I Cd і-H о о -
