Скачать презентацию Элементарные частицы законы сохранения Законы сохранения Скачать презентацию Элементарные частицы законы сохранения Законы сохранения

09 Элементарные частицы - законы сохранения.ppt

  • Количество слайдов: 9

Элементарные частицы – законы сохранения Законы сохранения: • Энергия – полная масса продуктов распада Элементарные частицы – законы сохранения Законы сохранения: • Энергия – полная масса продуктов распада не превышает массы исходных частиц • • • Импульс (напр. , испускание пары фотонов при аннигиляции электрон/позитрон) Момент импульса Электрический заряд Число нуклонов (барионное число) Число лептонов

Закон сохранения барионного числа Значение квантового числа: • • • У барионов – B Закон сохранения барионного числа Значение квантового числа: • • • У барионов – B = +1 У антибарионов – B = – 1 У остальных частиц – B = 0 Закон сохранения: суммарное значение B всех частиц до и после распада/реакции одинаково. Пример – возникновение антипротона:

Закон сохранения лептонного числа Лептоны – фундаментальные частицы Есть три типа – поколения – Закон сохранения лептонного числа Лептоны – фундаментальные частицы Есть три типа – поколения – лептонов Закон сохранения: лептонное число в каждом поколении лептонов сохраняется Лептон Спин, Масса, Мэ. В/с2 Время жизни, с Лептонное число Le L L e– ½ 0. 5110 стаб. 1 0 0 e ½ 16 э. В/с2 стаб. 1 0 0 – ½ 105. 659 2. 197· 10– 6 0 1 0 ½ 0. 25 стаб. 0 1 0 – ½ 1784 3. 3· 10– 13 0 0 1 ½ 35 стаб. 0 0 1 У античастиц: соответствующее лептонное число – 1

Не универсальное сохранение: странность Странность – величина, введенная в 1952 г. (М. Гелл-Манн, К. Не универсальное сохранение: странность Странность – величина, введенная в 1952 г. (М. Гелл-Манн, К. Нишиджима) Предназначена для объяснения «странного» поведения тяжелых барионов и мезонов Пример: сильное взаимодействие пи-мезона с протоном Но время жизни получившихся частиц – 10 с, как для слабого взаимодействия. Необычно большое время жизни – «странные частицы» . Всегда образуются парами. Значение странности: • • • У обычных адронов – нуклонов и пи-мезонов – 0 У частицы K 0 – +1 У частицы 0 – – 1 У других частиц устанавливается по результатам наблюдений В сильном и э/м взаимодействии сохраняется При слабом взаимодействии меняется на 1

Не универсальное сохранение: изоспин Среди адронов можно выделить зарядовые мультиплеты – группы частиц с Не универсальное сохранение: изоспин Среди адронов можно выделить зарядовые мультиплеты – группы частиц с близкими массами: • • Пример: протон и нейтрон Причина различия масс: электромагнитное взаимодействие Мультиплет – различные зарядовые состояния одной и той же частицы Характеристика расщепления массовых состояний – изоспин Аналогия между вектором момента импульса L и вектором изоспина T: • • L – вектор в реальном физическом пространстве T – вектор (T 1, T 2, T 3) в трехмерном «зарядовом» пространстве Компонента T 3 квантуется по аналогии с Lz Связь заряда частицы с ее значением T 3:

Не универсальное сохранение: изоспин Значения изоспина T: • • Нуклоны: T = 1/2 – Не универсальное сохранение: изоспин Значения изоспина T: • • Нуклоны: T = 1/2 – T 3 = +1/2 (протон) или T 3 = – 1/2 (нейтрон) Дублет : T=1/2 Синглеты и : T=0 Триплет : T=1 Триплет пионов: T=1 Дублет каонов: T=1/2 Синглет : T=0 При сильном взаимодействии: изоспин T cохраняется. Если изоспин системы частиц не сохраняется, реакция или распад не связаны с сильным взаимодействием.

Не универсальное сохранение: гиперзаряд Квантовые числа – характеристики частиц: • • S – странность Не универсальное сохранение: гиперзаряд Квантовые числа – характеристики частиц: • • S – странность Q – заряд T 3 – изоспин B – барионное число Взаимосвязь между квантовыми числами: Вспомогательная характеристика – гиперзаряд: Смысл гиперзаряда: удвоенный средний заряд мультиплета частиц. Пример – нуклонный мультиплет: = (1 e + 0)/2 = ½ e – т. е. для нуклона Y = 1 Сохранение гиперзаряда – только при сильных взаимодействиях, т. к. : • • • Барионное число сохраняется всегда Странность сохраняется только при сильных взаимодействиях При слабых взаимодействиях – S = 1 или 0 Y = 1 или 0

Не универсальное сохранение: четность Квантовое число четности P = 1 Смысл: четность/нечетность волновой функции Не универсальное сохранение: четность Квантовое число четности P = 1 Смысл: четность/нечетность волновой функции Для атома: • • четность волновой функции атома связана с моментом импульса: P = (– 1)l • • для системы атом + фотон – при атомных переходах четность сохраняется четность атома меняется при изменении момента импульса l вследствие излучения фотонов т. е. четность сохраняется при электромагнитных взаимодействиях 1956 г. – Ц. Ву и Э. Эмблер обнаружили, что четность не сохраняется при слабых взаимодействиях (гипотеза Т. Ли и Ч. Янга). Частицы, которые считались различными, оказались одной и той же – каоном (K 0 -мезон) с двумя разными схемами распада.

Сохранение величин в различных взаимодействиях Лептон Вид взаимодействия Сильное Электромагнитное Слабое Энергия Импульс Заряд Сохранение величин в различных взаимодействиях Лептон Вид взаимодействия Сильное Электромагнитное Слабое Энергия Импульс Заряд Q Сохраняются при всех видах взаимодействий Барионное число B Лептонное число L Изоспин T да нет ( T = ½, 1) Гиперзаряд Y да да нет ( Y = 1, 0) Странность S да да нет ( S = 1, 0) Четность P да да нет