Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Трейман С. -> "Этот странный квантовый мир" -> 80

Этот странный квантовый мир - Трейман С.

Трейман С. Этот странный квантовый мир — И.: НИЦ, 2002. — 224 c.
ISBN 5-93972-117-6
Скачать (прямая ссылка): etotstranniykvantoviymir2002.djvu
Предыдущая << 1 .. 74 75 76 77 78 79 < 80 > 81 82 83 84 85 86 .. 108 >> Следующая

деле представляют набор изотопов, соответствующих ядрам с одинаковым
зарядом Ze, но различными массами. После открытия нейтрона стало ясно,
что ядра состоят из протонов и нейтронов, атомное зарядовое число Z
является числом протонов, а атомная масса пропорциональна общему числу
нуклонов (протонов и нейтронов). Это явилось большим успехом в концепции
строения атомного ядра, позволившим понять, что обширное множество
известных ядер может быть получено комбинацией всего двух строительных
элементов: протонов и нейтронов. "Повседневный" мир при этом сводится к
электронам, протонам, нейтронам и фотонам.
Что можно сказать о других элементах из нашего списка? Антиэлектрон
(позитрон), антипротон, антинейтрон вошли в этот список еще до того, как
были открыты экспериментально. Они появились неожиданно из попыток Дирака
построить собственное релятивистское уравнение для электронов. Нейтрино и
антинейтрино были постулированы на основе некоторых феноменологических
соображений как величины, которые должны были уносить энергию, которая,
как казалось, теряется при процессах /3-распада. Вообще, /3-распад явился
первым объектом для приложений появившихся идей квантовой теории поля вне
квантовой электродинамики. Сейчас нам известно, что существует по крайней
мере три типа нейтрино и соответствующих им антинейтрино. В контексте
квантовой теории поля появились и пионы вследствие попыток описать силы,
действующие между нуклонами, т. е. силы, определяющие свойства атомных
ядер. Из всех частиц нашего списка лишь мюон не демонстрирует какой-либо
очевидной "полезности". Как нам известно, мюон в некотором смысле подобен
электрону, за тем исключением, что он примерно в 200 раз тяжелее и
нестабилен. Его время жизни в системе покоя составляет пару микросекунд.
Здесь и далее, название "мюон" мы будем использовать для общего
наименования как /л+, так и /л~. Точно также название "электрон",
"нейтрино" "протон" мы будем использовать как для частиц, так и для
античастиц.
Как уже говорилось, мюоны и заряженные пионы были открыты впервые в
экспериментах с космическими лучами. Земля постоянно бомбардируется
быстрыми частицами, идущими из космического пространства с энергиями,
превосходящими 10 эв. Существует отдельный поток с достаточно скромной
энергией (порядка Мэв), состоящий из протонов и нейтронов, идущий со
стороны Солнца. Нейтрино практически не взаимодействуют ни с атмосферой,
ни с веществом Земли, проходя ее насквозь. Космические лучи с наибольшей
энергией приходят из далеких глубин Вселенной. Взаимодействие космических
лучей в атмосфере в основном определяется протонной частью. Падающие
протоны сталкиваются с ядрами азота, кислорода и другими ядрами, вышибая
из них нейтроны и протоны, с одновременным испусканием пионов и других
166
Глава 8
частиц. Испущенные нуклоны, пионы и другие частицы приводят ко вторичным
столкновениям, хотя нестабильные продукты реакции могут распадаться и
сами по себе на другие частицы. Например, заряженные пионы иногда
распадаются на мюоны и нейтрино еще до того, как успеют испытать
вторичное столкновение. Нейтральные пионы вообще живут слишком мало,
чтобы успеть столкнуться. Возникнув в какой-либо реакции, они тут же
распадаются на фотоны. Последние сталкиваются с ядрами элементов в
атмосфере и, выбивая из них нуклоны, приводят появлению электрон-
позитронных пар, пионов и других частиц. Получившиеся позитроны могут
снова аннигилировать с электронами атмосферы, приводя к появлению
фотонов. И так далее - сначала первичное столкновение, потом вторичное,
третичное; каждое приводит к некоторым процессам распада. В результате,
атмосфера превращает в сцену сложных каскадов событий, в потоках которых
присутствуют как частицы из нашего списка, так и многие другие.
Атмосферные космические лучи блестяще использовались физикой высоких
энергий многие и многие десятилетия, хотя для большинства (но не всех)
разделов физики частиц они были заменены построенными людьми ускорителями
частиц. Такой переход стал происходить в начале 50-х годов XX века, после
того, как с помощью космических лучей были сделаны основные открытия. В
1947 году в конденсационной камере были зарегистрированы два события,
свидетельствующие о существовании двух новых частиц: одна из них,
нейтральная частица массой около 500 Мэв распалась на пару заряженных
пионов 7г+ и 7г"; другая - заряженная частица примерно той же массы -
распалась на заряженный и нейтральный пионы. Это открытие было случайным,
совершенно неожиданным и привело лишь к короткому сообщению о
результатах. Но после этого поиски резко интенсифицировались. Стали
открывать все больше и больше новых частиц: сначала несколько лет поиск
частиц происходил исключительно в экспериментах с космическими лучами,
использующих либо конденсационную камеру, либо фотоэмульсию, затем
постепенно поиск перешел на ускорители высоких энергий, в которых он стал
обычной операцией. Тоненькая струйка открытий стала половодьем.
Предыдущая << 1 .. 74 75 76 77 78 79 < 80 > 81 82 83 84 85 86 .. 108 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed