Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
До 1930-х гг. для описания наблюдаемых физ. явлений достаточно было рассматривать гравитац. и эл.-маги. взаимодействия. Первые играют решающую роль в явлениях космич. масштабов, а вторые ответственны за строение атомов, молекул и аа всё многообразие виутр. свойств твёрдых тел, жидкостей и газов. Наличие С. в. проявилось, когда была открыта сложиаи структура атомных ядер, состоящих из протонов и иейтроиов (иуклоиов). Эксперимент показывал, что взаимодействие между нуклонами гораздо сильнее электромагнитного, поскольку типичные энергии связи нуклонов в ядрах порядка иеск. МэВ, в то время каи энергии связи в атомах порядка неск. эВ. Кроме того, эти силы, в отличие от электромагнитных и гравитационных, обладают малым радиусом действия ~10-13 см. В нваитовой теории радиус действия сил обратно пропорционален массе частиц, обмен к-рыми обусловливает взаимодействие. Поэтому X. Юкава (Н. Yukawa) в 1935 высказал предположение о существовании «тяжёлых квантов» — мезонов, переносчиков С. в. В 1947 в космических лучах были открыты первые, наиб, лёгкие из таких частиц — я-мезоиы.
Сильно взаимодействующие частицы получили назв. адронов. Их общее кол-во исчисляется неск. сотнями. Адроиы разделяются иа барионы, обладающие барион-ным числом (В), и мезоны, для к-рых В — 0. В природных условиях, в промышленных применениях и в ядериых лабораториях обычно имеют дело с бар ионами (протонами, нейтронами,и атомными ядрами) сравнительно небольших энергий, гораздо меньших, чем их масса (в системе единиц, в к-рой с = 1). Мезоиы рождаются при столкновениях частиц, когда энергия столкновения достаточно велика (сотни МэВ и выше).
497
СИЛЬНОЕ
СИЛЬНОЕ
Обширную область физики, изучающую ядерные реакции при иизких энергиях, а также свойства атомиых ядер, обусловленные С. в., принято относить к ядерной физике. Физика С. в. в более узком смысле обычно имеет дело с элементарными частицами, участвующими в процессах соударения частиц достаточно высоких энергий (входящих в состав космич. лучей или созданных в лаб. условиях иа ускорителях заряж. частиц). Энергия, выделяющаяся при соударении частиц может иа два-три порядка превосходить массу протона. Лишь при достаточно высоких энергиях сталкивающихся частиц появляется возможность рождения новых тяжёлых частиц и можно получить более детальное представление о характере С. в., исследовать его свойства и а очень малых расстояниях.
Все адроны, за исключением протона, нестабильны (нейтроны, входящие в состав стабильных атомных ядер, стабильны, хотя свободный нейтрон распадается за время ~103 с иа протои, электрон и электронное антинейтрино). При этом большинство адронов обладает крайне малым временем жизни, характерным для С. в. [порядка (10-22 — IO'24) с]; они наз, резонансами. Рождающиеся при соударениях частиц резонансы идентифицируются обычно по продуктам их распада. Для их изучения создана специализиров. эксперим. техника (разл. детекторы частиц, ионизационные калориметры). Регистрация актов соударения производится с помощью ЭВМ, что позволяет проанализировать миллионы событий, удовлетворяющих тем ИЛИ иным критериям отбора. Совр. установки для исследований в области физики высоких энергий (в первую очередь сами ускорители) представляют собой нрупные и дорогостоящие сооружения, для к-рых хараитерно сочетание больших размеров и высокой точности, использование иаиб. передовых технологий и разработок, таких, как сверхпроводящие магниты.
Взаимодействия адронов. За 40 лет, прошедших после открытия л-мезоиов, открыты и изучены много-числ. семейства адроиов и их взаимодействия. При сравнительно иизких энергиях сталкивающихся частиц (порядка характерной энергии 1 ГэВ) наиб, важную роль в адроииой физике играют резонансные вза-модействия. Их признаком являются более или меиее ярко выраженные пики в сечении рассеяния, обусловленные одночастичными адронными состояниями. Иначе говоря, такой процесс взаимодействия состоит в образовании я последующем распаде нестабильного адрона. Ширина пика определяется обратным временем жизни промежуточного состояния. При повышении энергии всё большую роль начинают играть многочастичные промежуточные состояния и процессы рождения новых частиц, в первую очередь легчайших из них— я-мезонов. При энергии соударения, большей неск. ГэВ, определяющую роль играют процессы множеств, рождения адронов (см. Множественные процессы), а упругие и полные эфф. сечения взаимодействия становятся плавными ф-циями энергии соударения. Наиб, энерговыделенне в лаб. условиях ~103 ГэВ в системе центра масс (СЦМ) достигнуто при соударении встречных рр-пучков.
При энергиях в десятки ГэВ (в СЦМ) и выше наблюдается характерный для всех адроиов медленный рост эфф. сечений взаимодействия. Осн. часть процессов (ок. 80%) составляют при этом иеупругие взаимодействия с рождением десятков вторичных частиц. Ввиду большого чясла степеней свободы, эффективно участвующих в процессе соударения, проявляются статистич. свойства родившихся адронов и с успехом может быть яспользоваио термодинамич. и гидродииамич. описание отд. этапов процесса множеств, рождения.
