Как открыть хостел | HowToHostel Как открыть хостел … 
Мю мезон — это… Что такое Мю мезон?
Мюо́н (от греческой буквы μ, использующейся для обозначения) в стандартной модели физики элементарных частиц — неустойчивая элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом и спином 1/2. Вместе с электроном, тау-лептоном и нейтрино классифицируется как часть лептонного семейства фермионов. Как и все фундаментальные частицы, мюон имеет античастицу с зарядом противоположного знака, но с равной массой и спином: антимюон.
По историческим причинам, мюоны иногда упоминаются как мю-мезоны, хотя они не являются мезонами в современном представлении физики элементарных частиц. Масса мюона в 207 раз больше массы электрона; по этой причине мюон можно рассматривать как чрезвычайно тяжелый электрон. Мюоны обозначаются как μ−, а антимюоны как μ+.
На Земле мюоны регистрируются в космических лучах, они возникают в результате распада заряженных пионов. Пионы создаются в верхних слоях атмосферы первичными космическими лучами и имеют очень короткое время распада — несколько наносекунд. Время жизни мюонов тоже мало — 2,2 микросекунды. Однако мюоны космических лучей имеют скорости, близкие к скорости света, так что из-за эффекта замедления времени специальной теории относительности их легко обнаружить у поверхности Земли.
Как и в случае других заряженных лептонов, существует мюонное нейтрино, которое имеет тот же аромат, что и мюон. Мюонные нейтрино обозначаются как νμ. Мюоны почти всегда распадаются в электрон, электронное антинейтрино и мюонное нейтрино; существуют также более редкие типы распада, когда возникает дополнительный фотон или электрон-позитронная пара.
Фейнмановская диаграмма распада мюона
Мюонные атомы
Мюоны были первыми открытыми элементарными частицами, которые не встречались в обычных атомах. Отрицательные мюоны могут, однако, формировать мюонные атомы, заменяя электроны в обычных атомах. Решение уравнения Шредингера для водородоподобного атома показывает, что характерный размер получаемых волновых функций (то есть радиус Бора, если решение проводится для атома водорода с привычным электроном) обратно пропорционален массе частицы движущейся вокруг атомного ядра. В силу того, что масса мюона более чем в двести раз превосходит массу электрона, размер получаемой «мюонной орбитали» во столько же раз меньше аналогичной электронной. В результате, уже для ядер с зарядовым числом Z = 5-10 размеры мюонного облака сравнимы или не более чем на порядок превосходят размеры ядра, и неточечность ядра начинает оказывать сильное влияние на вид волновых функций мюона. Как следствие, изучение их энергетического спектра (иначе говоря, линий поглощения мюонного атома) позволяет «заглянуть» в ядро и исследовать его внутреннюю структуру.
Положительный мюон, остановленный в обычной материи, может связать электрон и сформировать мюоний (Mu) — атом, в котором мюон действует как ядро. Приведенная масса мюония и, следовательно, его Боровский радиус близки к соответствующим величинам для водорода, и, следовательно, этот короткоживущий атом в первом приближении ведет себя в химических реакциях как сверхлёгкий изотоп водорода.
История
Мюоны были обнаружены Карлом Андерсоном в 1936 году, во время исследования космических лучей. Он обнаружил частицы, которые при прохождении магнитного поля отклонялись в меньшей степени, чем электроны, но более резко, чем протоны. Было сделано предположение, что их электрический заряд был равен заряду электрона, и для объяснения различия в отклонении было необходимо, чтобы эти частицы имели промежуточную массу (лежащую где-то между массой электрона и массой протона).
По этой причине Андерсон первоначально назвал новую частицу «мезотрон», используя приставку «мезо-» (от греческого слова «промежуточный»). Вскоре после этого были обнаружены другие частицы промежуточной массы и был принят более общий термин мезон для обозначения любой такой частицы. В связи с необходимостью разных обозначений для различных типов мезонов, мезотрон был переименован в «мю-мезон» (от греческой буквы «мю»). До того, как был открыт пи-мезон, мюон считался кандидатом на роль переносчика сильного взаимодействия, который был необходим в незадолго до того разработанной теории Юкавы. Однако было обнаружено, что мюон не вступает в сильные взаимодействия, и некоторое время (до открытия пи-мезона) это поведение мюона оставалось загадкой.
Вскоре обнаружилось, что мю-мезон значительно отличается от других мезонов (например, его продукты распада включали нейтрино и антинейтрино, а не только либо одно, либо другое, что наблюдалось для других мезонов). Таким образом, мю-мезоны не были мезонами вообще, и термин «мю-мезон» был заменен современным термином «мюон».
В середине 1970-х годов, физики-экспериментаторы, работающие в ЦЕРНе, исследовали рассеяние нейтрино на протонной мишени. Согласно тому, что было тогда известно о слабом взаимодействии, они ожидали, что столкновение превратит нейтрино в мюон, а протон в осколки. Они с удивлением обнаружили что в результате такого столкновения появляются два мюона, отрицательный и положительный.
Это вызвало большую теоретическую дискуссию, которая завершилась объяснением того, как появляется положительный мюон. Столкновение нейтрино и протона производит не только протонные осколки и отрицательный мюон, но и очарованный кварк, который вскоре распадается в странный кварк, мюонное нейтрино и положительный мюон.
См. также
Литература
Белоусов Ю.М., «Что такое мюонный метод исследования вещества», Статьи соросовского образовательного журнала
Рождение мюонов, элементарных частиц, происходило на значительном расстоянии от места столкновения протон-антипротонных пучков. Причем не парами, как предсказывалось, а в виде струй.
Wikimedia Foundation. 2010.
dic.academic.ru
Мезон — это… Что такое Мезон?
Мезо́н (от др.-греч. μέσος — средний) — бозон сильного взаимодействия. В Стандартной модели, мезоны — это составные (не-элементарные) частицы, состоящие из чётного числа кварков и антикварков. К мезонам относятся пионы (π-мезоны), каоны (K-мезоны) и многие другие более тяжёлые мезоны. Первоначально мезоны были предсказаны как частицы, переносящие силы, которые связывают протоны и нейтроны.
Бо́льшая часть массы мезона происходит из энергии связи, а не из суммы масс составляющих его частиц.
Все мезоны нестабильны.
Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц, и теории, описывающие их взаимодействия. Фермионы слева, Бозоны справа. (пункты на картинке кликабельны)Предсказание и обнаружение
В 1935 году японский физик Х. Юкава построил первую количественную теорию взаимодействия нуклонов, происходящего посредством обмена новыми частицами, которые сейчас известны как пи-мезоны (или пионы). Впоследствии за эту свою работу Х. Юкава был награждён Нобелевской премией по физике.
Первоначально термин «мезон» имел смысл «средний по массе», поэтому первым в разряд мезонов попал (из-за его подходящей массы) обнаруженный в конце 1930-х годов мюон, который назвали μ-мезоном. Однако в конце 1940-х было установлено, что мюон не подвержен сильному взаимодействию и относится, как и электрон, к классу лептонов (поэтому и название μ-мезон является неправильным).
Пион был первым экспериментально открытым (1947) настоящим мезоном.
До открытия[как?]тетракварков считалось, что все известные мезоны состоят из пары кварк-антикварк (т. н. валентных кварков) и из «моря» виртуальных кварк-антикварковых пар и виртуальных глюонов. Валентные кварки могут существовать в виде суперпозиции состояний с разным ароматом; например нейтральный пион не является ни парой , ни парой кварков, а представляет собой суперпозицию обоих.
Псевдоскалярные мезоны (спин=0) имеют минимальную энергию покоя, так как в них кварк и антикварк имеют антипараллельные спины, после них идут векторные мезоны (спин=1) в которых спины кварков параллельны. Оба типа встречаются в более высоких энергетических состояниях, в которых спин складывается с орбитальным (угловым) моментом (сегодняшняя картина внутриядерных сил довольно сложна, для детального ознакомления с ролью мезонов см. Современное состояние теории сильных взаимодействий).
Номенклатура мезонов
Имя мезона образуется так, чтобы оно определяло его основные свойства. Соответственно, по заданным свойствам мезона можно однозначно определить его наименование. Способы именования разделяются на две категории, в зависимости от того, имеет мезон «аромат» или нет.
Мезоны без аромата
Мезоны без аромата — это такие мезоны, все квантовые числа ароматов которых равны нулю. Это означает, что эти мезоны являются состояниями кваркония (пар кварк-антикварк одинакового аромата) или линейными комбинациями таких состояний.
Имя мезона определяется его суммарным спином S и суммарным орбитальным угловым моментом L. Так как мезон составлен из двух кварков с s = 1/2, суммарный спин может быть только S = 1 (параллельные спины) или S = 0 (антипараллельные спины). Орбитальное квантовое число L появляется за счет вращения одного кварка вокруг другого. Обычно больший орбитальный момент проявляется в виде большей массы мезона. Эти два квантовых числа определяют чётность P и зарядово-сопряжённую чётность C мезона:
- P = (−1)L+1
- C = (−1)L+S
Также L и S складываются в полный момент J, который может принимать значения от |L−S| до L+S с шагом единица. Возможные комбинации описываются при помощи символа терма 2S+1LJ (вместо числового значения L используется буквенный код, см. спектроскопические символы) и символа JPC (для обозначения используется только знак P и C)
Возможные комбинации и соответствующие обозначения мезонов даны в таблице:
| JPC = | (0, 2…)− + | (1, 3…)+ − | (1,2…)− − | (0, 1…)+ + | |
|---|---|---|---|---|---|
| Кварковый состав | 2S+1LJ = * | 1(S, D, …)J | 1(P, F, …)J | 3(S, D, …)J | 3(P, F, …)J |
| † | I = 1 | π | b | ρ | a |
| † | I = 0 | η, η’ | h, h’ | φ, ω | f, f’ |
| I = 0 | ηc | hc | ψ • | χc | |
| I = 0 | ηb | hb | Υ ** | χb |
Примечания:
- *Некоторые комбинации запрещены: 0− −, 0+ −, 1− +, 2+ −, 3− +…
- † Первый ряд образует изоспиновые триплеты: π−, π0, π+ и т. д.
- † Второй ряд содержит пары частиц: φ предполагается состоянием , а ω — состоянием В других случаях точный состав неизвестен, так что используется штрих для различения двух форм.
- • По историческим причинам, 1³S1 форма ψ называется J/ψ.
- ** Символом состояния боттониум является заглавный ипсилон Υ (в зависимости от браузера может отображаться как заглавная Y).
Нормальные спин-чётные последовательности формируются мезонами, у которых P = (−1)J. В нормальной последовательности S = 1, так что PC = +1 (то есть P = C). Это соответствует некоторым триплетным состояниям (указаны в двух последних столбцах).
Поскольку некоторые из символов могут указывать на более чем одну частицу, есть дополнительные правила:
- В этой схеме, частицы с JP = 0− известны как псевдоскаляры, а мезоны с JP = 1− называются векторами. Для остальных частиц число J добавляется в виде нижнего индекса: a0, a1, χc1 и т. д.
- Для большинства ψ, Υ и χ состояний обычно добавляют к обозначению спектроскопическую информацию: Υ(1S), Υ(2S). Первое число — это главное квантовое число, а буква является спектроскопическим обозначением L. Мультиплетность опускается, так как она следует из буквы, к тому же J при необходимости пишут в виде нижнего индекса: χb2(1P). Если спектроскопическая информация недоступна, то вместо неё используется масса: Υ(9460)
- Схема обозначений не различает между «чистыми» кварковыми состояниями и состояниями глюония. Поэтому глюониевые состояния используют такую же схему обозначений.
- Для экзотических мезонов с «запрещённым» набором квантовых чисел JPC = 0− −, 0+ −, 1− +, 2+ −, 3− +, … используют те же обозначения, что и для мезонов с идентичными числами JP, за исключением добавки нижнего индекса J. Мезоны с изоспином 0 и JPC = 1− + обозначаются как ω1. Когда квантовые числа частицы неизвестны, она обозначается как X с указанием массы в скобках.
Мезоны с ароматом
Для мезонов с ароматом схема названий немного проще.
1. Имя дает мезону тяжелейший из двух кварков. Порядок от тяжёлого к легкому следующий: t > b > c > s > d > u. Однако у u— и d-кварков аромата нет, вследствие этого они не влияют на название. Кварк t никогда не встречается в адронах, но символ для мезонов, содержащих t, зарезервирован.
| кварк | символ | кварк | символ |
|---|---|---|---|
| c | D | t | T |
| s | b |
- Следует отметить тот факт, что с s— и b-кварками используется символ античастицы. Это происходит из-за принятого соглашения о том, что заряд аромата и электрический заряд должны иметь одинаковый знак. Это же верно и для третъей компоненты изоспина: кварк u имеет положительную проекцию изоспина I3 и заряд, а кварк d имеет отрицательные I3 и заряд. В результате любой аромат заряженного мезона имеет тот же знак, что и его электрический заряд.
2. Если второй кварк тоже имеет аромат (любой, кроме u и d), то его наличие обозначается в виде нижнего индекса (s, c или b и, теоретически, t).
3. Если мезон принадлежит нормальной спин-чётной последовательности, то есть JP = 0+, 1−, 2+, …, то добавляется верхний индекс «*».
4. Для мезонов, за исключением псевдоскаляров (0−) и векторов (1−), добавляется в виде нижнего индекса квантовое число полного углового момента J.
Подводя итог, получим:
- † J опущен для 0− and 1−.
Иногда частицы могут смешиваться. Например нейтральный каон и его античастица могут входить в симметричную или антисимметричную комбинацию, приводя к двум частицам — короткоживущему и долгоживущему нейтральным каонам .
Таблица некоторых мезонов
| Частица | Обозначение | Анти- частица | Состав | Масса МэВ/c² | S | C | B | время жизни с |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Пион | π+ | π− | 139,6 | 0 | 0 | 0 | 2,60·10−8 | |
| π0 | ← | 135,0 | 0 | 0 | 0 | 0,84·10−16 | ||
| Каон | K+ | K− | 493,7 | +1 | 0 | 0 | 1,24·10−8 | |
| 497,7 | +1 | 0 | 0 | 0,89·10−10 | ||||
| 497,7 | +1 | 0 | 0 | 5,2·10−8 | ||||
| Эта | η0 | ← | 547,8 | 0 | 0 | 0 | 0,5·10−18 | |
| Ро | ρ+ | ρ− | 776 | 0 | 0 | 0 | 0,4·10−23 | |
| Фи | φ | ← | 1019 | 0 | 0 | 0 | 16·10−23 | |
| D | D+ | D− | 1869 | 0 | +1 | 0 | 10,6·10−13 | |
| D0 | 1865 | 0 | +1 | 0 | 4,1·10−13 | |||
| 1968 | +1 | +1 | 0 | 4,9·10−13 | ||||
| J/ψ | J/ψ | ← | 3096,9 | 0 | 0 | 0 | 7,2·10−21 | |
| B | B− | B+ | 5279 | 0 | 0 | −1 | 1,7·10−12 | |
| B0 | 5279 | 0 | 0 | −1 | 1,5·10−12 | |||
| Ипсилон | Υ | ← | 9460 | 0 | 0 | 0 | 1,3·10−20 |
См. также
Ссылки
dic.academic.ru
Мезон — Традиция
Мезон (от греч. μέσος — средний) — это сильно взаимодействующий бозон, или же, что то же самое, адрон с целым спином. В стандартной модели, мезоны — это составные (не-элементарные) частицы, состоящие из четного числа кварков и антикварков. До открытия тетракварков считалось, что все известные мезоны состоят из пары кварк-антикварк — т. н. валентных кварков — и из «моря» виртуальных кварк-антикварковых пар и виртуальных глюонов. Валентные кварки могут существовать в виде суперпозиции состояний с разным ароматом; например нейтральный пион не является ни парой u\(\bar{u}\), ни парой d\(\bar{d}\) кварков, а представляет собой суперпозицию обоих. Псевдоскалярные мезоны (спин=0) имеют минимальную энергию покоя, так как в них кварк и антикварк имеют антипараллельные спины, после них идут векторные мезоны (спин=1) в которых спины кварков параллельны. Оба типа встречаются в более высоких энергетических состояниях, в которых спин складывается с орбитальным (угловым) моментом. Большая часть массы мезона происходит из энергии связи, а не из суммы масс составляющих его частиц. Все мезоны нестабильны.
Первоначально мезоны были предсказаны как частицы, переносящие силы, которые связывают протоны и нейтроны. Первым обнаруженным мезоном был мюон, который был причислен к мезонам из-за его подходящей массы и который был назван «мю-мезон». Однако впоследствии обнаружилось, что он не подвержен сильному взаимодействию и является лептоном. Пион был первым экспериментально открытым настоящим мезоном. (Сегодняшняя картина внутриядерных сил довольно сложна, для детального ознакомления с ролью мезонов см. современное состояние теории сильных взаимодействий.)
Х. Юкава был награжден нобелевской премией по физике за предсказание существования мезонов.
Номенклатура мезонов[править]
Имя мезона образуется так, чтобы оно определяло его основные свойства. Соответственно, по заданным свойствам мезона можно однозначно определить его наименование. Способы именования разделяются на две категории, в зависимости от того, имеет мезон аромат или нет.
Мезоны без аромата[править]
Мезоны без аромата это такие мезоны, чьи все квантовые числа ароматов равны нулю. Это означает, что эти мезоны являются состояниями кваркония (пар кварк-антикварк одинакового аромата) или линейными комбинациями таких состояний.
Имя мезона определяется его суммарным спином S и суммарным орбитальным угловым моментом L. Так как мезон составлен из двух кварков с s = 1/2, суммарный спин может быть только S = 1 (параллельные спины) или S = 0 (антипараллельные спины). Орбитальное квантовое число L появляется за счет вращения одного кварка вокруг другого. Обычно больший орбитальный момент проявляется в виде большей массы мезона. Эти два квантовых числа определяют четность P и зарядово-сопряженную четность C мезона:
- P = (−1)L+1
- C = (−1)L+S
Также L и S складываются в полный момент J, который может принимать значения от |L−S| до L+S с шагом единица. Возможные комбинации описываются при помощи символа терма 2S+1LJ (вместо числового значения L используется буквенный код, см. спектроскопические символы) и символа JPC (для обозначения используется только знак P и C)
Возможные комбинации и соответствующие обоначения мезонов даны в таблице:
| JPC = | (0, 2…)− + | (1, 3…)+ − | (1,2…)− − | (0, 1…)+ + | |
|---|---|---|---|---|---|
| Кварковый состав | 2S+1LJ = * | 1(S, D…)J | 1(P, F…)J | 3(S, D…)J | 3(P, F…)J |
\(u \bar d\mbox{, }u \bar u — d\bar d\mbox{, }d\bar u\) † | I = 1 | π | b | ρ | a |
\(u \bar u + d \bar d \mbox{, }s \bar s\) ‡ | I = 0 | η, η’ | h, h’ | \(\phi\,\!\), ω | f, f’ |
\(c \bar c\) | I = 0 | ηc | hc | ψ • | χc |
\(b \bar b\) | I = 0 | ηb | hb | Υ ** | χb |
Примечания:
- * Некоторые комбинации запрещены: 0− −, 0+ −, 1− +, 2+ −, 3− +…
- † Первый ряд образует изоспиновые триплеты: π−, π0, π+ etc.
- ‡ Второй ряд содержит пары частиц: φ предполагается состоянием \(s\bar s\), и ω — состоянием \(u \bar u + d \bar d\). В других случаях точный состав неизвестен, так что используется штрих для различения двух форм.
- • По историческим причинам, 13S1 форма ψ называется J/ψ
- ** Символом состояния боттониум является заглавная upsilon (в зависимости от броузера может отображаться как заглавная Y)
Нормальные спин-четные последовательности формируются мезонами у которых P=(−1)J. В нормальной последовательности S = 1 так что PC = +1 (то есть, P = C). Это соответствует некоторым триплетным состояниям (указаны в двух последних столбцах).
Поскольку некоторые из символов могут указывать на более чем одну частицу, есть дополнительные правила:
- В этой схеме, частицы с JP = 0− известны как псевдоскаляры, а мезоны с JP = 1− называются векторами. Для остальных частиц число J добавляется в виде нижнего индекса: a0, a1, χc1, и т. д.
- Для большинства из ψ, Υ и χ состояний обычно добавляют спектроскопическую информацию: Υ(1S), Υ(2S). Первое число — это главное квантовое число, а буква является спектроскопическим обозначением L. Мультиплетность опускается, так как она следует из буквы, к тому же J при необходимости пишут в виде нижнего индекса: χb2(1P). Если спектроскопическая информация недоступна, то вместо нее используется масса: Υ(9460)
- Схема обозначений не различает между «чистыми» кварковыми состояниями и состояниями глюония. Поэтому глюониевые состояния используют такую же схему обозначений.
- Экзотические мезоны с «запрещенным» набором квантовых чисел JPC = 0− −, 0+ −, 1− +, 2+ −, 3− +… используют те же обозначения что и мезоны с идентичными числами JP, за исключением добавки нижнего индекса J. Мезоны с изоспином 0 и JPC = 1− + обозначаются как ω1. Когда квантовые числа частицы неизвестны, она обозначается как X с указанием массы в скобках.
Мезоны с ароматом[править]
Для мезонов с ароматом схема названий немного проще.
1. Имя дает мезону тяжелейший из двух кварков. Порядок от тяжелого к легкому следующий: t > b > c > s > d > u. Однако у u и d кварков аромата нет, вследствие этого они не влияют на название. Кварк t никогда не встречается в адронах, но символ для мезонов, содержащих t зарезервирован.
| кварк | символ | кварк | символ |
|---|---|---|---|
| c | D | t | T |
| s | \(\bar K\) | b | \(\bar B\) |
- Следует отметить тот факт, что с s и b кварками используется символ античастицы. Это происходит из-за принятого соглашения о том, что заряд аромата и электрический заряд должны иметь одинаковый знак. Это же верно и для третъей компоненты изоспина: кварк u имеет положительные I3 и заряд, а кварк d имеет отрицательные I3 и заряд. В результате любой аромат заряженного мезона имеет тот же знак что и его электрический заряд.
2. Если второй кварк тоже имеет аромат (любой кроме u и d) то его наличие обозначается в виде нижнего индекса (s, c или b и, теоретически, t).
3. Если мезон принадлежит нормальной спин-четной последовательности, то есть JP = 0+, 1−, 2+…, то добавляется верхний индекс «*»
4. Для мезонов, иных чем псевдоскаляры (0−) и векторы (1−) добавляется, в виде нижнего индекса квантовое число полного углового момента J
Подводя итог, получим:
| кварковый состав | Изоспин | JP = 0−, 1+, 2−… | JP = 0+, 1−, 2+… |
|---|---|---|---|
| \(\bar su,\ \bar sd\) | 1/2 | \(K_J\) † | \(K^*_J\) |
| \(c \bar u,\ c\bar d\) | 1/2 | \(D_J\) | \(D^*_J\) |
| \(c \bar s\) | 0 | \(D_{sJ}\) | \(D^*_{sJ}\) |
| \(\bar bu,\ \bar bd\) | 1/2 | \(B_J\) | \(B^*_J\) |
| \(\bar bs\) | 0 | \(B_{sJ}\) | \(B^*_{sJ}\) |
| \(\bar bc\) | 0 | \(B_{cJ}\) | \(B^*_{cJ}\) |
- † J опущен для 0− and 1−
Иногда частицы могут смешиваться. Например нейтральный каон \(K^0\,(\bar sd)\) и его античастица \(\bar K^0\,(s\bar d)\) могут входить в симметричную или антисимметричную комбинацию, приводя к двум частицам — короткоживущему и долгоживущему нейтральным каонам \(K^0_S = \begin{matrix}{\sqrt 2 \over 2}\end{matrix}(K^0-\bar K^0),\;K^0_L = \begin{matrix}{\sqrt 2 \over 2}\end{matrix}(K^0 + \bar K^0)\).
Таблица некоторых мезонов[править]
| Частица | Обозначение | Анти- частица | Состав | Масса покоя МэВ/c2 | S | C | B | время жизни с |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Пион | π+ | π— | \(\mathrm{u \bar{d}}\) | 139.6 | 0 | 0 | 0 | 2.60×10-8 |
| Пион | π0 | Self | \(\mathrm{\frac{u\bar{u} + d \bar{d}}{\sqrt{2}}}\) | 135.0 | 0 | 0 | 0 | 0.84×10-16 |
| Каон | K+ | K— | \(\mathrm{u\bar{s}}\) | 493.7 | +1 | 0 | 0 | 1.24×10-8 |
| Каон | \(\mathrm{K_S^0}\) | \(\mathrm{K_S^0}\) | \(\mathrm{\frac{d\bar{s} — s\bar{d}}{\sqrt{2}}}\) | 497.7 | +1 | 0 | 0 | 0.89×10-10 |
| Каон | \(\mathrm{K_L^0}\) | \(\mathrm{K_L^0}\) | \(\mathrm{\frac{d\bar{s} + s\bar{d}}{\sqrt{2}}}\) | 497.7 | +1 | 0 | 0 | 5.2×10-8 |
| Эта | η0 | Self | \(\mathrm{\frac{u\bar{u} + d\bar{d} — 2s\bar{s}}{\sqrt{6}}}\) | 547.8 | 0 | 0 | 0 | 0.5×10-18 |
| Ро | ρ+ | ρ— | \(\mathrm{u\bar{d}}\) | 776 | 0 | 0 | 0 | 0.4×10-23 |
| Фи | φ | Self | \(\mathrm{s\bar{s}}\) | 1019 | 0 | 0 | 0 | 16×10-23 |
| D | D+ | D— | \(\mathrm{c\bar{d}}\) | 1869 | 0 | +1 | 0 | 10.6×10-13 |
| D | D0 | \(\mathrm{\bar{D^0}}\) | \(\mathrm{c\bar{u}}\) | 1865 | 0 | +1 | 0 | 4.1×10-13 |
| D | \(\mathrm{D_S^+}\) | \(\mathrm{D_S^-}\) | \(\mathrm{c\bar{s}}\) | 1968 | +1 | +1 | 0 | 4.9×10-13 |
| J/Psi | J/ψ | Self | \(\mathrm{c\bar{c}}\) | 3096.9 | 0 | 0 | 0 | 7.2×10-21 |
| B | B— | B+ | \(\mathrm{b\bar{u}}\) | 5279 | 0 | 0 | −1 | 1.7×10-12 |
| B | B0 | \(\mathrm{\bar{B^0}}\) | \(\mathrm{d\bar{b}}\) | 5279 | 0 | 0 | −1 | 1.5×10-12 |
| Upsilon | Υ | Self | \(\mathrm{b\bar{b}}\) | 9460 | 0 | 0 | 0 | 1.3×10-20 |
traditio.wiki
Мезоны.
Мезоны – нестабильные элементарные частицы, mпокоя которых имеет промежуточное значение между mе и mр. Известны положительные, отрицательные и нейтральные мезоны.
Электрический
заряд мезона по абсолютной величине
равен заряду электрона. Мезоны бывают
разных масс, поэтому выделяют 
-мезоны,
-мезоны,
-мезоны,
-мезоны,
-мезоны,
-мезоны.
К-мезоны и
-мезоны
обладают спином, равным 0, а µ-мезоны
имеют спин
.
Мезоны существуют в двух видах: частиц
и античастиц. Мезоны существуют очень
малое время в свободном состоянии после
вылета из атомного ядра, а затем
распадаются на другие частицы. Схемы
распадов:
,
, τ=10-15с.
-мезоны
очень сильно взаимодействуют с нуклонами
и атомными ядрами и по современным
представлениям обуславливают существование
ядерных сил.
-мезоны
распадаются по схеме:
, τ=2∙10-6с.
-мезоны
слабо взаимодействуют с нуклонами и
атомными ядрами, испытывают главным
образом кулоновское рассеяние.
Схемы распадов 
-мезонов:
.
Время жизни 
-мезонов
лежит в пределах от 10-7 до 10-10с
в зависимости от типа 
-мезонов.
Гипероны.
Масса гиперонов больше массы нуклона, но меньше массы дейтона. Нуклоны и гипероны были названы барионами. Гипероны являются нестабильными частицами. Обнаруживаются несколько видов гиперонов. Их принято обозначать главными буквами греческого алфавита. Существуют нейтральные и заряженные гипероны:
— (лямбда-нуль-гиперон),
— (сигма-плюс-гиперон),
—
(сигма-минус-гиперон),
—
(сигма-нуль-гиперон).
Любому гиперону
соответствует антигиперон, нейтральные
гипероны не обладают зарядом, а заряженные
гипероны имеют заряд, по абсолютной
величине равный заряду электрона.
Антигипероны имеют те же свойства, что
и гипероны, но противоположные заряды,
магнитный момент и другие величины.
Гипероны рождаются при реакциях
столкновения нуклонов и 
-мезонов
высоких энергий с нуклонами и атомными
ядрами. Они распадаются на нуклоны и
мезоны:
.
То обстоятельство, что гипероны распадаются на нуклоны и мезоны показывает, что гипероны являются возбужденными нуклонами, более того, гипероны могут заменять нуклоны в атомных ядрах. Такие ядра были названы гиперядрами.
Понятие о кварках.
Кварки – гипотетические материальные объекты, из которых по современным представлениям состоят все атомы. Гипотеза о кварках была высказана в 1964 году американскими физиками Гелл Манном и Цвейгом для объяснения закономерностей спектроскопии и свойств адронов. Гипотеза возникла в связи с обнаружением большого числа резонансов и их успешной систематизации.
Согласно кварковой
гипотезе барионы состоят их 3 кварков,
мезоны – из кварка и антикварка. Все
известные в то время адроны можно было
построить из 8 кварков 3 типов: U,
d,
S,
обладающих спином 
,
барионным зарядом, равным
и электронными зарядами соответственно:
.В
дальнейшем оказалось необходимым
расширить семейство кварков. Были
введены «очарованный» С-кварк и
«красивый»b-кварк
и предсказано существование новых
семейств адронов, часть которых на
сегодняшний день обнаружена. Теория
предсказала существование и других
типов кварков, в частности t-кварков.
Кварки в свободном состоянии не были
до сих пор обнаружены, несмотря на
многочисленные поиски на ускорителях
высоких энергий и в космических лучах.
Это обстоятельство дает основания
считать, что здесь физики встретились
с принципиально новым явлением природы,
так называемым удержанием кварков.
15
studfiles.net
| Адроны | msimagelist>|
| Альфа-распад | msimagelist>|
| Альфа-частица | msimagelist>|
| Аннигиляция | msimagelist>|
| Антивещество | msimagelist>|
| Антинейтрон | msimagelist>|
| Антипротон | msimagelist>|
| Античастицы | msimagelist>|
| Атом | msimagelist>|
| Атомная единица массы | msimagelist>|
| Атомная электростанция | msimagelist>|
| Барионное число | msimagelist>|
| Барионы | msimagelist>|
| Бета-распад | msimagelist>|
| Бетатрон | msimagelist>|
| Бета-частицы | msimagelist>|
| Бозе – Эйнштейна статистика | msimagelist>|
| Бозоны | msimagelist>|
| Большой адронный коллайдер | msimagelist>|
| Большой Взрыв | msimagelist>|
| Боттом. Боттомоний | msimagelist>|
| Брейта-Вигнера формула | msimagelist>|
| Быстрота | msimagelist>|
| Векторная доминантность | msimagelist>|
| Великое объединение | msimagelist>|
| Взаимодействие частиц | msimagelist>|
| Вильсона камера | msimagelist>|
| Виртуальные частицы | msimagelist>|
| Водорода атом | msimagelist>|
| Возбуждённые состояния ядер | msimagelist>|
| Волновая функция | msimagelist>|
| Волновое уравнение | msimagelist>|
| Волны де Бройля | msimagelist>|
| Встречные пучки | msimagelist>|
| Гамильтониан | msimagelist>|
| Гамма-излучение | msimagelist>|
| Гамма-квант | msimagelist>|
| Гамма-спектрометр | msimagelist>|
| Гамма-спектроскопия | msimagelist>|
| Гаусса распределение | msimagelist>|
| Гейгера счётчик | msimagelist>|
| Гигантский дипольный резонанс | msimagelist>|
| Гиперядра | msimagelist>|
| Глюоны | msimagelist>|
| Годоскоп | msimagelist>|
| Гравитационное взаимодействие | msimagelist>|
| Дейтрон | msimagelist>|
| Деление атомных ядер | msimagelist>|
| Детекторы частиц | msimagelist>|
| Дирака уравнение | msimagelist>|
| Дифракция частиц | msimagelist>|
| Доза излучения | msimagelist>|
| Дозиметр | msimagelist>|
| Доплера эффект | msimagelist>|
| Единая теория поля | msimagelist>|
| Зарядовое сопряжение | msimagelist>|
| Зеркальные ядра | msimagelist>|
| Избыток массы (дефект массы) | msimagelist>|
| Изобары | msimagelist>|
| Изомерия ядерная | msimagelist>|
| Изоспин | msimagelist>|
| Изоспиновый мультиплет | msimagelist>|
| Изотопов разделение | msimagelist>|
| Изотопы | msimagelist>|
| Ионизирующее излучение | msimagelist>|
| Искровая камера | msimagelist>|
| Квантовая механика | msimagelist>|
| Квантовая теория поля | msimagelist>|
| Квантовые операторы | msimagelist>|
| Квантовые числа | msimagelist>|
| Квантовый переход | msimagelist>|
| Квант света | msimagelist>|
| Кварк-глюонная плазма | msimagelist>|
| Кварки | msimagelist>|
| Коллайдер | msimagelist>|
| Комбинированная инверсия | msimagelist>|
| Комптона эффект | msimagelist>|
| Комптоновская длина волны | msimagelist>|
| Конверсия внутренняя | msimagelist>|
| Константы связи | msimagelist>|
| Конфайнмент | msimagelist>|
| Корпускулярно волновой дуализм | msimagelist>|
| Космические лучи | msimagelist>|
| Критическая масса | msimagelist>|
| Лептоны | msimagelist>|
| Линейные ускорители | msimagelist>|
| Лоренца преобразования | msimagelist>|
| Лоренца сила | msimagelist>|
| Магические ядра | msimagelist>|
| Магнитный дипольный момент ядра | msimagelist>|
| Магнитный спектрометр | msimagelist>|
| Максвелла уравнения | msimagelist>|
| Масса частицы | msimagelist>|
| Масс-спектрометр | msimagelist>|
| Массовое число | msimagelist>|
| Масштабная инвариантность | msimagelist>|
| Мезоны | msimagelist>|
| Мессбауэра эффект | msimagelist>|
| Меченые атомы | msimagelist>|
| Микротрон | msimagelist>|
| Нейтрино | msimagelist>|
| Нейтрон | msimagelist>|
| Нейтронная звезда | msimagelist>|
| Нейтронная физика | msimagelist>|
| Неопределённостей соотношения | msimagelist>|
| Нормы радиационной безопасности | msimagelist>|
| Нуклеосинтез | msimagelist>|
| Нуклид | msimagelist>|
| Нуклон | msimagelist>|
| Обращение времени | msimagelist>|
| Орбитальный момент | msimagelist>|
| Осциллятор | msimagelist>|
| Отбора правила | msimagelist>|
| Пар образование | msimagelist>|
| Период полураспада | msimagelist>|
| Планка постоянная | msimagelist>|
| Планка формула | msimagelist>|
| Позитрон | msimagelist>|
| Поляризация | msimagelist>|
| Поляризация вакуума | msimagelist>|
| Потенциальная яма | msimagelist>|
| Потенциальный барьер | msimagelist>|
| Принцип Паули | msimagelist>|
| Принцип суперпозиции | msimagelist>|
| Промежуточные W-, Z-бозоны | msimagelist>|
| Пропагатор | msimagelist>|
| Пропорциональный счётчик | msimagelist>|
| Пространственная инверсия | msimagelist>|
| Пространственная четность | msimagelist>|
| Протон | msimagelist>|
| Пуассона распределение | msimagelist>|
| Пузырьковая камера | msimagelist>|
| Радиационный фон | msimagelist>|
| Радиоактивность | msimagelist>|
| Радиоактивные семейства | msimagelist>|
| Радиометрия | msimagelist>|
| Расходимости | msimagelist>|
| Резерфорда опыт | msimagelist>|
| Резонансы (резонансные частицы) | msimagelist>|
| Реликтовое микроволновое излучение | msimagelist>|
| Светимость ускорителя | msimagelist>|
| Сечение эффективное | msimagelist>|
| Сильное взаимодействие | msimagelist>|
| Синтеза реакции | msimagelist>|
| Синхротрон | msimagelist>|
| Синхрофазотрон | msimagelist>|
| Синхроциклотрон | msimagelist>|
| Система единиц измерений | msimagelist>|
| Слабое взаимодействие | msimagelist>|
| Солнечные нейтрино | msimagelist>|
| Сохранения законы | msimagelist>|
| Спаривания эффект | msimagelist>|
| Спин | msimagelist>|
| Спин-орбитальное взаимодействие | msimagelist>|
| Спиральность | msimagelist>|
| Стандартная модель | msimagelist>|
| Статистика | msimagelist>|
| Странные частицы | msimagelist>|
| Струи адронные | msimagelist>|
| Субатомные частицы | msimagelist>|
| Суперсимметрия | msimagelist>|
| Сферическая система координат | msimagelist>|
| Тёмная материя | msimagelist>|
| Термоядерные реакции | msimagelist>|
| Термоядерный реактор | msimagelist>|
| Тормозное излучение | msimagelist>|
| Трансурановые элементы | msimagelist>|
| Трек | msimagelist>|
| Туннельный эффект | msimagelist>|
| Ускорители заряженных частиц | msimagelist>|
| Фазотрон | msimagelist>|
| Фейнмана диаграммы | msimagelist>|
| Фермионы | msimagelist>|
| Формфактор | msimagelist>|
| Фотон | msimagelist>|
| Фотоэффект | msimagelist>|
| Фундаментальная длина | msimagelist>|
| Хиггса бозон | msimagelist>|
| Цвет | msimagelist>|
| Цепные ядерные реакции | msimagelist>|
| Цикл CNO | msimagelist>|
| Циклические ускорители | msimagelist>|
| Циклотрон | msimagelist>|
| Чарм. Чармоний | msimagelist>|
| Черенковский счётчик | msimagelist>|
| Черенковсое излучение | msimagelist>|
| Черные дыры | msimagelist>|
| Шредингера уравнение | msimagelist>|
| Электрический квадрупольный момент ядра | msimagelist>|
| Электромагнитное взаимодействие | msimagelist>|
| Электрон | msimagelist>|
| Электрослабое взаимодействие | msimagelist>|
| Элементарные частицы | msimagelist>|
| Ядерная физика | msimagelist>|
| Ядерная энергия | msimagelist>|
| Ядерные модели | msimagelist>|
| Ядерные реакции | msimagelist>|
| Ядерный взрыв | msimagelist>|
| Ядерный реактор | msimagelist>|
| Ядра энергия связи | msimagelist>|
| Ядро атомное | msimagelist>|
| Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) | msimagelist>
nuclphys.sinp.msu.ru
мезон — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Мю-мезон
Cтраница 2
Значит, мю-мезону удается преодолеть такое большое расстояние лишь благодаря тому, что старение его замедленно во много раз. Но это возможно только при скоростях полета, очень близких к скорости света. В системе Земля пролет тридцати километров с такой скоростью занял бы 100 мксек, а мю-мезон может существовать лишь 2 мксек. [16]
Мюонами ( мю-мезонами) называются электрически заряженные частицы nt и рг с массой покоя, равной приблизительно 200те, где те — масса покоя электрона. [17]
Поэтому, когда мю-мезон переходит с уровня п 3 на уровень п 2, он излучает фотон на частоте рентгеновского излучения, под действием которого электрон из / ( — оболочки атома свинца может перейти в возбужденное состояние. Следовательно, коэффициент поглощения у свинца оказывается довольно значительным. [18]
Таким образом, мю-мезон в данном случае играет роль своеобразного катализатора ядерной реакции. [19]
Частицы космического излучения мю-мезоны ( fi — мезоны) рождаются в верхних слоях атмосферы. Определить время жизни ц — мезона для наблюдателя на Земле, собственное время его жизни, собственную длину пути, пройденного [ г-мезоном. [20]
Если бы масса мю-мезона оказалась значительно больше, то соответственно намного больше, чем 82, оказалось бы и число Z. Элемент с таким номером вряд ли удалось бы найти среди известных нам устойчивых элементов, и, следовательно, он был бы для нас недоступен. [21]
Полная продольная поляризация образовавшихся мю-мезонов была также подтверждена экспериментально. [22]
Однако на пролет атмосферы мю-мезоны затрачивают значительно больше времени и тем не менее благополучно достигают поверхности Земли. Единственное объяснение такого необыкновенного долголетия мезонов, когда они летят сквозь атмосферу, состоит в замедлении хода времени вследствие быстрого движения. [23]
Покоящийся пи-мезон распадается на мю-мезон и нейтрино. Масса покоя пи-мезона 273 т, а мю-мезона 207 / п0, где / п0 — масса покоя электрона. Нейтрино же ( подобно фотон у) массы покоя не имеет. Желающие могут определить также и энергию получившихся частиц. [24]
Распад покоящегося пи-мезона на мю-мезон и мюонное антинейтрино. [25]
Чтобы получить мезоатом, отрицательные мю-мезоны следует пропускать сквозь вещество. При этом мю-мезоны, теряя свою энергию и замедляясь, могут быть захвачены на орбиту вокруг ядра, образуя мю-мезон-ный атом. [26]
С какой скоростью должен двигаться мю-мезон, чтобы пролететь, не распадаясь, расстояние 30 км. [27]
Кроме того, пи-мезоны и мю-мезоны образуются при распаде ка-мезонов и гиперонов. Мезоны и гипероны были впервые обнаружены в космических лучах. [28]
Отсюда видно, что энергия мю-мезона в мезоатоме увеличивается в 207 раз по сравнению с соответствующей энергией электрона в атоме, а радиус орбиты, наоборот, уменьшается во столько же раз. Поэтому, если наряду с мю-мезонами в атоме остаются и электроны, то последние будут двигаться от ядра значительно дальше, чем мю-мезоны, и, следовательно, не могут оказать существенного влияния на вращающийся вокруг ядра мю-мезон. [29]
Эксперименты были начаты на пучках положительных мю-мезонов синхроциклотрона лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований. Было установлено, что положительно заряженный мю-мезон после торможения и остановки может оторвать электрон у одного из атомов вещества и образовать не существующий в земных условиях новый атом мюоний — легкий радиоактивный изотоп водорода. Он состоит не из электрона и протона, а из электрона и положительного мю-мезона. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Мезоны
Что такое мезон?
Мезон (от греческого μέσος — средний) – это адрон с целым спином, бозон сильного взаимодействия. Изучая структуру атома и различные явления микромира, ученые за несколько последних десятилетий открыли целый ряд так называемых «элементарных » частиц. На рубеже XIX и XX веков физики пришли к заключению о существовании фотонов и электронов. К 1911 —1913 годам относится обнаружение протона. В 1932 году почти одновременно было доказано существование нейтронов и позитронов, а несколько позже — нейтрино. Все эти открытия расширили и углубили наши знания и представления о строении материи, позволили проникнуть внутрь атомного ядра и приступить к практическому использованию его энергии.
Дальнейший прогресс физической науки привел к нахождению новой группы «элементарных» частиц — мезонов, масса которых больше, чем у электрона, но меньше, чем у протона. Выяснилось, что имеется несколько различных видов мезонов, отличающихся друг от друга по своим свойствам.
Экспериментальные данные, свидетельствующие о наличии мезонов в космических лучах, впервые были получены в 1937 году Андерсоном и Неддермайером. Произошло это следующим образом.
Известно, что при прохождении заряженных частиц через вещество их энергия уменьшается. В случае не очень большой первоначальной энергии уменьшение это происходит в основном за счет ионизации или возбуждения атомов вещества, а при значительной величине энергии уменьшение ее связано главным образом с испусканием фотонов. Последние излучает всякая заряженная частица, если изменяется ее скорость. Такое излучение называется тормозным. Примером его могут служить рентгеновские лучи, образующиеся при ударах электронов об антикатод рентгеновской трубки. Когда через вещество проходят заряженные частицы космических лучей, обладающие большой энергией, также возникает тормозное излучение. Уменьшение энергии частицы при этом обратно пропорционально квадрату массы частицы. Поэтому чем больше масса, там меньше энергетические потери частицы на тормозное излучение и тем длиннее путь, который она может пройти прежде, чем лишится всей своей энергии.
Частицы малой массы испытывают большие потери на излучение. Испущенные ими фотоны образуют электронно-позитронные пары, причем электроны и позитроны, в свою очередь, тормозятся веществом и испускают фотоны, которые вновь порождают электронно-позитронные пары. Такой процесс «размножения » легких заряженных частиц в веществе обусловливает образование «лавины», или «ливня», частиц. Последнее приводит к тому, что легкая частица не может пройти через значительные толщи вещества.
Поскольку масса самого легкого из мезонов во много раз больше массы электрона, потери энергии мезонов на тормозное излучение ничтожны по сравнению с потерями энергии электронов. Если прохождение легких заряженных частиц через вещество, помещенное, например, в виде пластинки в камере Вильсона, обязательно сопровождается «ливнем», то мезоны практически не образуют ни тормозного излучения, ни «ливней», тратя энергию только на ионизацию среды. Потери эти сравнительно невелики, и поэтому мезоны обладают большей проникающей способностью. Различие в прохождении через толщу вещества частиц разных масс, входящих в состав космических лучей, и привело к открытию мезона.
Впервые величина массы мезона была измерена Андерсоном. Для этого он использовал свойство заряженных частиц отклоняться при движении в магнитном поле от своего первоначального направления и двигаться по окружности. Радиус последней зависит как от скорости, так и от массы частицы. При одной и той же скорости отклонение в магнитном поле тем меньше, чем больше масса. Если изучать следы заряженных частиц в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле, то по отклонению их можно определить произведение массы частицы на ее скорость (то есть импульс частицы). В то же время скорость частицы находится по тому числу ионов, которое она создает на своем пути в камере Вильсона. Зная импульс и скорость, легко вычислить массу частицы. У мезонов она оказалась в 207 раз больше массы электрона. При этом было обнаружено, что в составе космических лучей присутствуют как положительно, так и отрицательно заряженные мезоны.
В 1939-1941 годах ряд исследователей установил важную особенность, отличающую мезон от таких «элементарных» частиц, как протоны и электроны. Если эти последние могут существовать в свободном виде неограниченно долго, не претерпевая изменений, то мезон, наоборот, «живет» в среднем всего лишь около 2 * 10 в минус 6 степени секунды, после чего распадается на более легкие частицы — электрон (или позитрон) и два нейтрино.
Свойство мезона распадаться было впервые найдено из сравнения характера прохождения этих частиц в слое атмосферы и в слое твердого вещества. Толщина последнего подбиралась так, что потери энергии мезонов в нем должны были быть равными потерям энергии в воздухе. В действительности же оказалось, что в атмосфере поглощение данных частиц происходит быстрее, чем в твердом веществе. Так как единственным отличием обоих слоев является их толщина (для воздуха в тысячи раз большая, чем для твердого поглотителя), то причину разницы в поглощении надо искать в разном времени прохождения мезонов через эти слои. Если указанные частицы «живут» ограниченное время, меньшее, чем то, которое требуется для их прохождения через слой воздуха, то они и должны поглощаться здесь сильнее, чем в твердом веществе. Так был открыт распад мезонов. Открытие мезона подтвердило теоретические предсказания физиков о существовании самопроизвольно распадающейся частицы с массой, промежуточной между массами электрона и протона.
Согласно представлениям современной физики, электромагнитное взаимодействие заряженных частиц сводится к тому, что они непрерывно обмениваются фотонами. Однако при изучении строения атомного ядра выяснилось, что взаимодействие в нем протонов и нейтронов нельзя объяснить наличием только электромагнитных сил. Поэтому еще в 1934 году советские ученые И. Е. Тамм и независимо от него Д. Д. Иваненко выдвинули гипотезу о существовании особых, ядерных сил, связывающих нуклоны (то есть протоны и нейтроны) в ядре. Год спустя японский физик Юкава предположил, что взаимодействие между нуклонами также обусловлено постоянным обменом некоторыми частицами. Из величины расстояний, на которых действуют ядерные силы (они в сотни тысяч раз меньше, чем величина расстояний для электромагнитных сил), была вычислена масса этих гипотетических частиц. Расчеты указали, что она должна быть в 200 – 300 раз больше массы электрона.
После открытия в космических лучах мезонов с массой в 207 электронных масс ученые решили, что это и есть та частица, которой обмениваются протоны и нейтроны в ядре. Отсюда следовало, что мезоны сильно взаимодействуют с ядрами атомов вещества. Однако дальнейшие исследования не подтвердили этого. Большим числом экспериментов было наглядно показано чрезвычайно слабое взаимодействие вновь открытых частиц с ядрами. Это поставило под сомнение гипотезу Юкавы. И только в последнее время ученые нашли разгадку возникшего противоречия. Это стало возможным благодаря использованию метода толстослойных фотоэмульсий, предложенного советским ученым Л. В. Мысовским.
Когда заряженная частица проходит через эмульсию фотопластинки, содержащую бромистое серебро, молекулы последнего вследствие ионизации разлагаются. При этом образуются так называемые «зародыши », на которых в результате проявления пластинки наиболее интенсивно выделяется чистое серебро. Так выявляется след частицы в виде цепочки темных зерен. Чем больше ионов образует пролетающая заряженная ‘частица, тем больше возникает «зародышей» металлического серебра и тем жирнее получается оставленный частицей след. Чувствительность же современных фотопластинок такова, что они фиксируют не только сравнительно жирные следы медленно-движущихся заряженных частиц, но и тончайшие следы от частиц, летящих со скоростью, близкой к скорости света.
В 1947 году английский ученый С. Ф. Поуэлл обнаружил в фотоэмульсии, подвергавшейся действию космических лучей, весьма характерные следы частиц. След частицы постепенно утолщался по мере уменьшения ее скорости, затем останавливающаяся частица в конце своего пути распадалась, и вылетавшая при этом новая частица давала другой след, идущий под углом к первому. По длине пробега и густоте оставляемого следа можно было найти массу обеих частиц. Исследование выяснило, что масса первичной частицы была в 273 раза больше массы электрона. Частица же, вылетающая при распаде, оказалась уже знакомым нам мезоном с массой, равной 207 электронным массам. Эти частицы получили соответственно названия пи-мезона и мю-мезона.
Кроме различия в массах, указанные частицы отличаются и другими свойствами. Пи-мезон распадается на мю-мезон и нейтрино, а мю-мезон распадается на электрон и два нейтрино. Неодинаково и время жизни пи- и мю-мезонов. Для пи-мезона оно примерно в 100 раз меньше, чем для мю-мезона.
Пи-мезон, как выяснилось далее, и является той частицей, которая в отличие от мю-мезона способна взаимодействовать с атомными ядрами. Отрицательно заряженный пи-мезон, останавливаясь в веществе, проникает в атомное ядро, и разрушает его. Вылетающие при этом осколки ядра (протоны, альфа- частицы) дают в фотоэмульсии жирные следы в виде лучей «звезды».
Таким образом, не мю-мезон, а пи-мезон оказался частицей со свойствами, теоретически предсказанным и Юкавой. Однако открытием пи- и мю-мезонов дело не ограничилось.
В 1949 году учеными была найдена нейтральная (то есть не обладающая электрическим зарядом) частица, близкая по массе к пи-мезону (263 электронных массы). Эта частица, получившая название пи-нуль-мезона, распадается в среднем за 5*10 в минус 15 степени секунды на два фотона. Пи-нуль-мезоны, так же как и заряженные пи-мезоны, сильно взаимодействуют с ядрами. Обмен этими частицами обеспечивает ядерные связи между одинаковыми нуклонами (нейтроном и нейтроном, протоном и протоном).
Несколько ранее, в 1946 году, советские ученые А. И. Алиханян и другие начали поиски частиц с массами, отличными от массы протона. Для этой цели использовался оригинальный прибор – масс-спектрометр. Он позволял определить импульс быстро летящей в магнитном поле заряженной частицы. Кроме того, по толщине пересекаемых частицей слоев свинца, помещенных в масс-спектрометре, определялась ее энергия. На основе всех этих данных вычислялась масса каждой частицы.
В настоящее время твердо установлено существование мезонов, масса которых больше, чем у пи-мезона, но меньше, чем у протона. Подобно мю- и пи-мезонам, они распадаются на более легкие частицы. Так, например, частица с массой, равной 967 электронным массам (тау-мезон), была найдена по характерной картине ее распада на три заряженных пи-мезона. Положительно и отрицательно заряженные к-мезоны (с массой около 1 000 электронных масс) порождают одну заряженную и одну или несколько нейтральных частиц. Время жизни этих мезонов составляет от 10 в минус 8 степени до 10 в минус 9 степени секунды. Нейтральные тета-нуль-мезоны распадаются на два пи-мезона и существуют всего 1,5*10 в минус 10 степени секунды. В 1947 году Рочестер и Батлер обнаружили в газе камеры Вильсона следы, напоминающие вилку или перевернутую букву V. Впоследствии такие следы наблюдались также в эмульсии фотопластинок. Оказалось, что они возникают в результате распада новых, неизвестных до того нейтральных частиц, названных лямбда-нуль-частицами. Эти частицы распадаются на протон и отрицательно заряженный пи-мезон. Масса их примерно в 2 200 раз больше массы электрона (и, следовательно, значительно больше, чем у протона). Время жизни лямбда- нуль-частицы приблизительно 3,7 * 10 в минус 10 степени секунды.
Учеными были найдены также заряженные (положительно и отрицательно) частицы с массой большей, чем у протона. Они дают при распаде пи-мезон или протон и нейтральную частицу, природа которой еще не установлена окончательно. Все частицы тяжелее протонов получили общее название гиперонов. Таким образом, в результате упорных исследований физиков число известных нам «элементарных» частиц за последние годы намного увеличилось. К протонам, нейтронам, электронам, позитронам, нейтрино и фотонам прибавились положительно и отрицательно заряженные мю- и пи-мезоны, тау- и к-мезоны, нейтральные пи-нуль-мезон, тета-нуль- мезон и лямбда-нуль-частица, положительные и отрицательные гипероны. Все они тесно взаимосвязаны, что, в частности, выражается в превращениях более тяжелых мезонов в более легкие частицы. Изучение их свойств позволяет еще глубже проникнуть в тайны строения вещества.
Если Вам понравилась наша энциклопедия или пригодилась информация на этой странице поделитесь ею с друзьями и знакомыми — нажмите одну из кнопок соц сетей внизу страницы или вверху, ведь среди кучи ненужного мусора интернете достаточно сложно найти действительно интересные материалы.
planete-zemlya.ru