Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
Ядерные реакторы (VI.4.12.6°—7°) — мощнейшие источники нейтронов и электронных антинейтрино (впервые антинейтрино было зарегистрировано именно в реакторных пучках). Кроме того, в реакторах получаются искусственные радиоактивные препараты, также служащие источниками частиц (VI.4.13.20—3°).
Ускорители — основные источники частиц, применяемые в настоящее время (VI.4.16.1°). Они формируют интенсивные пучки заряженных частиц (электронов, протонов и тяжелых ионов) с высокими энергиями. Максимальная энергия электронов, достигнутая в лаборатории, составляет 35 ГэВ, максимальная энергия протонов —1000 ГэВ. При взаимодействии первичного пучка от ускорителя с мишенью получаются вторичные, третичные и т. д. пучки, содержащие элементарные частицы и атомные ядра, не существующие в природе.
С точки зрения генерации новых частиц особенно эффективны ускорители со встречными пучками (VI.5.4.3", VI.5.3.4°), в которых сталкиваются частицы с нулевым суммарным импульсом. Благодаря этому вся их кинетическая энергия может быть преобразована в энергию покоя рождающихся частиц, суммарный импульс которых также равен нулю. Встречные электронные пучки впервые были реализованы в СССР в 1967 г. В крупнейшей современной установке сталкиваются электроны и позитроны с энергией 32 ГэВ. Для получения равнозначного эффекта на обычном ускорителе (с неподвижной мишенью) нужно было бы разогнать электроны до энергии 4 •1O6 ГэВ. На проектируемой в СССР установке ВЛЭПП предполагается довести энергию электронов и позитронов до 300 ГэВ, что эквивалентно обычному ускорителю с энергией электронов 4 •1O9 ГэВ. Это уже совсем близко к максимальной энергии частиц космического излучения.
516
ОТДЕЛ VI. ГЛ. Б. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
5.5. Понятие о классификации элементарных частиц
Г. Классификация элементарных частиц проводится по нескольким признакам, разбивающим их на группы объектов различной природы. В ее основе лежит отношение частиц к разным типам фундаментальных взаимодействий.
2е. В особый класс выделяются фотоны — кванты электромагнитного поля (V.5.1, VI.5.1.2°). Сюда же можно отнести гипотетические гравитоны — кванты гравитационного поля. Фотоны и гравитоны играют еще одну чрезвычайно важную роль, являясь переносчиками электромагнитного и гравитационного взаимодействий соответственно (VI.5.6). В этот класс мы включили также промежуточные бозоны — переносчики слабого взаимодействия.
3°. Следующий класс составляют лептоны *) — частицы, не участвующие в сильном взаимодействии и имеющие спин (1/2)A (VI.5.2.9°). В этот класс входят три семейства — электронное, мюонное и таонное. Каждое семейство содержит одну заряженную частицу е~, и-, т~ и соответствующее ей нейтрино ve, V1x, vx (VI.5.2.Г).
4°. Наиболее многочислен класс адронов — частиц, которые могут участвовать и реально участвуют в сильном взаимодействии. Адроны подразделяются на «стабильные» частицы со средними временами жизни т^>10~гз с и на резонансы, времена жизни которых совпадают по порядку величины с характерным временем сильного взаимодействия: т~10~23 с. Резонансы распадаются за счет сильного взаимодействия, «стабильны©) частицы — за счет электромагнитного и слабого взаимодействий.
Адроны с целыми спинами называются мезонами, с полуцелыми спинами — барионами **). Каждая из этих групп содержит «обычные», странные, очарованные и т. п. частицы (VI.5.2.3° — 5°). Кроме того, они разбиваются на небольшие семейства, члены которых близки по массе, но различаются значениями электрического заряда.
*) От греческого слова «лептос» (легкий). Сейчас этот термин потерял свой первоначальный смысл, так как таон почти вдвое тяжелее протона.
**) «Мезон» и «барион» переводятся с греческого как «средний» и «тяжелый», соответственно. В настоящее время эти термины потеряли свой первоначальный смысл (сравни с предыдущей сноской). В частности, мюон, относящийся к классу лептонов, нельзя называть мю-мезоном, как это делалось раньше.
5.5 КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 517
Таблица VI.5.2
Группы частиц Частицы Спин, A Масса, МэВ Среднее время жизни, с
Переносчики аза и мо действий Фотон Y 1 0 OO
Гравитон G 2 0 OO
Промежуточные бозоны w± Z0 1 1 »80 000 »90 000
Лептоны Электронный дублет е-Ve 1/2 1/2 0,511 <46 эВ со OO
Мюонный дублет V м. 1/2 1/2 105,66 <0,25 2,2-10~6 OO
Таонный дублет T-vt 1/2 1/2 1784 <70 3-ю-" ?
Адроны Я д о со I «Обычные» Пионы я± я° 0 0 139,57 134,96 2,6-10-» 0,8.10-"
Эта-мезон Tf 0 548,8 0,7-Ю-»
Странные Каоны K + K0 0 0 493,67 497,7 1,24.10-8 0,89-Ю-10 5,18.10-8
Очарованные D-мезоны D + D» 0 0 1869 1865 9-10-" 4.10-13
F-мезон F+ 0 1970 2-10-13
3 Я О я о. я CQ «Обычные» Нуклоны P п 1/2 1/2 938,28 939,57 >6,5-103-лет 898 ±16
Странные Лямбда-гиперон Л° 1/2 1115,6 2,63-Ю-10
Сигма-гипероны 2+ 2» 2- 1/2 1/2 1/2 1189,4 1192,5 1197,3 0,80-Ю-10 1,48-10-1°
518 ОТДЕЛ VI. ГЛ. 5. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
Таблица VI.5.2 (продолжение)
Группы частиц Частицы Спин, і Масса, МэВ Среднее время жизни, с
Адроны Барионы Странные Кси-гиперо-ны н° E- 1/2 1/2 1315 1321,3 2,9.10-10 1,64.10-»
