Законы сохранения при взаимодействии Кварковая модель адронов Терентьева

Законы сохранения при взаимодействии. Кварковая модель адронов. Терентьева Е. В. АВ 10 1

Элементарные частицы • Элементарные частицы подразделяют на 4 класса – фотоны, лептоны, мезоны, барионы. Последние два обьединяют в общий класс – адроны.

Виды взаимодействия Сильное Слабое Электромагнитное Гравитационное

Частицы и античастицы • Каждой частице соответствует своя античастица. В общем случае античастица отличается от частицы только знаками так называемых зарядов (электрического, барионного, лептонного, странности), с которыми связаны определенные законы сохранения. • Такие же характеристики как масса, спин, время жизни у них одинаковы. • В некоторых случаях античастица совпадает со своей частицей, т. е. все свойства частицы и античастицы одинаковы. Такие частицы называют истинно нейтральными. (например, фотон ϒ, π° мезон и η° мезон).

Аннигиляция и рождение пар •

Законы сохранения Универсальные (выполняется при всех видах взаимодействия) Выполняется в сильном и электромагнитном взаимодействии Энергии E Четности Р Импульса Р Странности S Момента импульса J Очарования (шарм) C Всех зарядов (электрического, барионного, лептонного) b (bottom, красота, прелесть) t (top) Закон сохранения изоспина I выполняется только в сильном взаимодействии.

Барионное число (заряд) B • Если барионам и антибарионам приписать барионный заряд В такой, что а всем остальным частицам барионный заряд В = 0, то для всех процессов с участием барионов и антибарионов суммарный барионный заряд будет сохраняться. Это и называют законом сохранения барионного заряда. • Барионный заряд, как и все другие заряды, аддитивен: для сложной системы частиц заряд каждого вида равен сумме зарядов того же вида всех частиц системы. Например, барионный заряд ядра атома равен сумме всех барионных зарядов нуклонов данного ядра. Другими словами, барионный заряд ядра равен его массовому числу А.

Лептонный заряд (число) L Виды L

Странность S •

Странность S • Поэтому гипероны и K мезоны назвали странными частицами • Противоречие между появлением этих частиц и их распадом – странное свойство • Для количественного описания парного рождения и медленного распада странных частиц было введено квантовое число S — странность

Закон сохранения S Странность при сильных взаимодействиях постоянна. НО при слабых может изменяться.

B и S •

Пространственная инверсия • Пространственная инверсия переход к координатам х', у', z', связанными с х, у, z как: х'= х, у'= у, z'= — z, или r'= r. Ее часто называют зеркальным отражением.

Четность Р • При пространственной инверсии в любой момент времени Ψ функция или не изменяется совсем, или у нее изменяется только знак. В первом случае состояние, описываемое функцией Ψ(r, t), называют четным, во втором — нечетным. • Поведение Ψ функции при инверсии зависит от внутренних свойств частиц. • Частица обладает соответственно положительной или положительной отрицательной внутренней четностью (Р = +1 или Р = 1). • Четными являются, например, электроны, протоны и нейтроны. К нечетным относятся, например, л мезоны. • Четность, как величина сугубо квантового происхождения, не имеет классического аналога.

Закон сохранения четности Четность квантового состояния не зависит от времени при условии, что влияние слабых взаимодействий пренебрежимо мало.

Изоспин • Сильно взаимодействующие частицы (ад роны), весьма близкие по своим физическим свойствам, можно разбить на группы, называемые изотопическими мультиплетами (дублеты, триплеты и т. д. ). • По аналогии с обычным спином каждому зарядовому мультиплету приписывают определенное значение изотопического спина (короче изоспина) I. Значение I спина изоспина выбирают так, чтобы 2 I + 1 было равно числу частиц в мультиплете.

Закон сохранения изоспина • При сильных взаимодействиях сохраняется как изоспин I, так и его проекция. При электромагнитных — только Iz, сам же изоспин I не сохраняется. Слабые взаимодействия протекают как правило с изменением изоспина I.

Очарование C и красота b и t • Шарм (очарование) С и красота (прелесть) b и t. Эти квантовые числа являются аналогами квантового числа странности S. Они сохраняются только в сильных и электромагнитных взаимодей ствиях. t кварк с зарядом +(2/3)e.

Кварковая модель адронов • Гелл Манном и Цвейгом в 1964 г. независимо выдвинули гипотезу согласно которой все адроны состоят из частиц, названных кварки. • Составная характеристика адронов уже доказана. А у фотонов и лептонов внутренней структуры не обнаружено.

Кварковая модель адронов • Изучение свойств и состава адронов позволило установить, что все известные барионы состоят из 3 х кварков, а мезоны – из кварка и анти кварка • Кварк s является носителем странности, с — шарма (очарования), b — красоты, t – истинности (T=+1, у остальных 0). u – от англ. up, d – от англ. down (нижний и верхний кварк).

Кварковая модель адронов Соответствующие антикварки отличаются от кварков знаками зарядов Q, В, S, С и b.

Кварковая модель адронов

Кварковая модель адронов

Цвет • Каждый из кварков существует в 3 цветовых разновидностях (желтой, синей и красной). Смесь этих цветов дает «нулевой» белый цвет. • Антикварки считаются антицвета, дающие в сумме с цветом нулевой цвет. Антицветом для желтого является фиолетовый цвет, для синего — оранжевый, для красного — зеленый.

Глюоны • По современным представлениям сильные взаимодействия осуществляются путем обмена между кварками безмассовыми частицами — глюонами. • Глюоны являются квантами поля, которое кварки создают и которое на них же и воздействует. • Они являются и переносчиками цвета. Поэтому при испускании и поглощении глюонов цвет кварков изменяется, но их аромат при этом сохраняется. Например, u кварк не превращается в s кварк.