Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Глэшоу Ш.Л. -> "Очарование физики" -> 59

Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.

Глэшоу Ш.Л. Очарование физики — Ижевск: НИЦ, 2002. — 336 c.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка): ocharovaniefiziki2002.djvu
Предыдущая << 1 .. 53 54 55 56 57 58 < 59 > 60 61 62 63 64 65 .. 133 >> Следующая


Однако скоро все согласились, что протоны и нейтроны (в общем называемые нуклонами) являются единственными составляющими ядра и в равной степени элементарны. Чтобы объяснить, каким образом атом азота может весить в 14 раз больше атома водорода, можно сказать, что ядро азота содержит семь протонов и семь нейтронов, которые весят примерно столько же, сколько протоны.

Причина помещать электроны внутрь ядра исчезла. Новая картина обеспечила возможность разумных предсказаний. В течение какого-то времени всем казалось, что существует всего три разновидности эле- в поисках кварка

151

ментарных частиц: протоны, нейтроны и электроны. Путем введения электрического взаимодействия, связывающего электроны с их ядрами, и предполагаемого ядерного взаимодействия, удерживающего нуклоны в ядре, появилась возможность объяснить структуру всей известной материи.

И по сей день электрон продолжают считать истинно элементарной частицей. Он имеет электрический заряд, что означает, что при движении он способен создавать возмущения, известные как электромагнитные волны. Эти волны могут переносить энергию и информацию из одного места в другое. В телевизионном передатчике, например, движение электронов создает волны, которые улавливаются антеннами и преобразуются в звуки и изображения на экранах наших телевизоров. Видимый свет и рентгеновские лучи также считаются электромагнитными волнами. Иногда электромагнитные волны могут вести себя так, как если бы они были частицами. Например, свет ведет себя как частица, когда ударяет атом, вследствие чего вырывается электрон. Такая частица света называется фотоном. Электромагнитное взаимодействие, удерживающее электрон атома вблизи его ядра, может рассматриваться как непрерывный обмен фотонами между двумя телами. Мы говорим, что электромагнитное взаимодействие «переносится» фотонами.

Одним из наиболее успешных и далеко идущих достижений физики двадцатого века является теория взаимодействий между электронами и фотонами, называемая квантовой электродинамикой. Ее предсказания согласуются с экспериментальными данными до сверхъестественного уровня точности. В течение последних 25 лет физики сетуют на отсутствие теории, которая столь же точно и эффективно описала бы взаимодействие протонов и нейтронов в ядре.

П. A.M. Дирак впервые сформулировал теорию электрона в 1928 году, и центральным в его теории было предсказанное существование положительно заряженного электрона, имеющего ту же массу, что и обычный отрицательно заряженный электрон. Такая частица была открыта в 1932 году, и ее назвали позитроном. На церемонии вручения Нобелевской премии 1933 года Дирак сказал: «Теория электронов и позитронов, которую я только что описал, является самосогласованной теорией, соответствующей экспериментальным фактам, известным на данный момент. Хотелось бы иметь не менее удовлетворительную теорию и для протонов. Кто-то может подумать, что эту же теорию можно применить и к протонам. Но для этого потребовалось бы установить существование отрицательно заряженных протонов, образующих зеркальное отражение обычных протонов с положительным зарядом. .. ». 152

в поисках кварка 152

Двадцать два года спустя отрицательно заряженный антипротон был создан и наблюдался на тогда самом большом в мире ускорителе частиц, находящемся в Беркли. Сейчас ученые считают, что каждой частице соответствует ее античастица, обладающая противоположными электрическими свойствами.

Такие античастицы на Земле нельзя обнаружить нигде, кроме как в физических лабораториях, так как основным свойством антиматерии является то, что обычная материя ее уничтожает.

В 1934 году японский физик Хидеки Юкава предположил, что между электрическими и ядерными взаимодействиями должна существовать глубокая аналогия. Он утверждал, что должна быть некоторая частица, переносящая ядерное взаимодействие точно так же, как фотон переносит электрическое взаимодействие. Эту гипотетическую частицу он назвал мезотроном, потому что ее предполагаемая масса находилась где-то между массой электрона и протона. Впоследствии это название сократилось до мезона. Сейчас словом мезон называют целый класс частиц, а частица, предсказанная Юкавой, называется пионом.

Всем казалось, что пион открыли в 1937 году благодаря космическим лучам. Космические лучи состоят из частиц, обладающих очень высокой энергией: обычно это протоны, передвигающиеся через открытое пространство. Время от времени они вторгаются в земную атмосферу, сталкиваясь в воздухе с атомами и создавая новые частицы. До появления больших ускорителей частиц нашим единственным окном в мир субъядерных явлений очень высокой энергии было изучение таких столкновений.

Большинство физиков сочли, что наблюдаемая частица и есть пион Юкавы и что его мезонная теория триумфально доказана опытом. Увы, все было не так. Обнаруженная тогда частица оказалась мюоном — явно страдающим ожирением электроном — и не имела абсолютно ничего общего с ядерным взаимодействием. Однако последним все же смеялся Юкава: в 1947 году предсказанная им частица наконец-то была открыта.
Предыдущая << 1 .. 53 54 55 56 57 58 < 59 > 60 61 62 63 64 65 .. 133 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed