ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Фейнмановские диаграммы для античастиц. Магнитный момент электрона из "Экспериментальная ядерная физика. Т.2 " в которых это соотношение нарушено, являются радиоактивными, причем ядра с избытком нейтронов испускают электрон и антинейтрино, а ядра с избытком протонов — позитрон, т. е. электрон с положительным зарядом (и положительным магнитным моментом) и нейтрино. [c.97] Первая область соответствует обычным, нормальным электронам с положительной энергией 0, положительной массой Ше и отрицательным электрическим зарядом —е. Вторая — каким-то необычным электронам с отрицательной полной энергией Е —И, следовательно, с отрицательной массой —/п,.. Очевидно, что такой необычный электрон должен обладать весьма странными свойствами, например он должен двигаться в сторону, противоположную действующей на него силе. [c.97] На примере электрона и позитрона было показано, что природа симметрична относительно частицы и античастицы. Впоследствии это представление перенесли и на другие частицы как с полуцелым (фермионы), так и с целым (бозоны) спином. [c.99] Симметрия природы относительно существования частиц и античастиц, т. е. относительно изменения знака заряда частицы, называется принципом зарядового сопряжения. Согласно этому принципу, все частицы природы существуют парами. Каждой частице с положительным (отрицательным) зарядом соответствует античастица с отрицательным (положительным) зарядом и противоположным по знаку магнитным моментом. Частица и античастица имеют тождественные значения массы, спина и времени жизни. При встрече частицы со своей античастицей происходит их аннигиляция, сопровождающаяся образованием новых частиц и преобразованием энергии покоя обеих аннигилирующих частиц в другую форму энергии. [c.99] Принцип зарядового сопряжения распространяется такн се и на нейтральные частицы. В соответствии с этим должен, суще,-ствовать, например, не только антипротон, но и антинейтрон (подробнее см. 15), а также антинейтрино Сгм. 17). [c.99] Из релятивистской теории Дирака следует, что поглощение обычной частицы эквивалентно рождению античастицы (и наоборот). Действительно, если из состояния с отрицательной энергией изъять одну частицу (поглощение), то это будет рав посильно уменьшению энергии на —т с , т. е. увеличению ее на +т ,с2. При этом появляется дырка со свойствами античастицы (рождение). Таким образом, для частиц и античастиц существует своеобразная алгебра, которая позволяет переносить их из одной стороны уравнения, описывающего какой-либо процесс, в другую с одновременной заменой частицы античастицей. [c.99] Проиллюстрируем ее на примере аннигиляции электрона и позитрона и эффекта Комптона. [c.99] Таким образом, рождение античастицы эквивалентно уничтожению частицы. [c.100] Алгебра частиц и античастиц (так же, как и принцип зарядового сопряжения) справедлива для всех известных элементарных частиц. Она помогает правильно записывать возможные процессы взаимодействия (в особенности для нейтральных частиц и античастиц). [c.100] Специфическое своеобразие б свойствах электрона и позитрона, (равные массы, противоположные заряды, движение дырки навстречу электрону, эквивалентность рождения частицы уничтожению античастицы) позволяет распространить метод фейнмановских диаграмм, описанный в 2, на позитроны (и вообще на античастицы). [c.100] До IIX пор мы считали, что мировая линия е—е (рис. 51) Ч Г гйз — оо в +00 и что ее нижняя часть (идущая из —оо в вершину) изображает процесс гибели электрона с данным 4-импульс,ом Pi, а верхняя (уходящая из вершины в +оо) — процесс рождения, электрона с другим 4-импульсом Pz. Однако Фейнман показал, что из-за упомянутой выше специфики в овой-ствах частиц и античастиц позитрон можно интерпретировать как. электрон, движущийся против направления времени (рис. 52). В тако м истолковании нижняя часть мировой линии (идущая из,, вершины в —оо) изображает процесс гибели позитрона с 4-импульсом Ри а верхняя часть (идущая из +схэ в вершину) — процесс рождения позитрона с 4-импульсом Рг). Таким образом, рассмотренная раньше ( 2) диаграмма (см. рис. 1) изображает не только рассеяние электрона на электроне (рис. 53), но и рассеяние позитрона на позитроне (рис. 54), а также (рис. 55) рассеяние электрона (позитрона) на позитроне (электроне). [c.100] Аналогично все линии, входящие в вершину, описываются другим, но тоже одинаковым множителем, в котором движение по или против времени опять-таки учитывается изменением знака при Таким образом, любая диаграмма может быть количественно описана с помощью небольшого числа математических множителей. Каждый новый множитель, снятый с диаграммы, выписывается впереди предыдущего. Все это в значительной степени облегчает расчет электромагнитных процессов, который из-за простых правил обхода и описи диаграмм и стандартных приемов подсчета становится до какой-то степени полуавтоматическим . [c.102] Конечно, последнюю фразу надо понимать относительно. Диаграммный метод действительно существенно проще обычных методов теории возмущений, но он все же достаточно сложен для того, чтобы можно было приводить примеры расчета в этой книге. Поэтому мы будем использовать диаграммы Фейнмана только для качественных и полуколичественных оценок. Количественные же результаты будут приводиться без выкладок. [c.102] например, учет диаграмм высшего порядка дает бесконечно большую добавку б/п к массе та голого (лишенного взаимодействий) электрона, входяш,его в классическое уравнение Дирака . В результате суммарная масса электрона т.= = тПй+Ш, которая должна наблюдаться в эксперименте, оказывается бесконечно большой, что физически бессмысленно. Аналогичные трудности возникают и с электрическим зарядом. Эти трудности удалось устранить специальными методами перенормировок массы и заряда. [c.104] Идея этих методов заключается в таком изменений (перенормировке) ненаблюдаемых значений массы то и заряда во идеализированного голого электрона, чтобы результирующие значения m и е для физического электрона, одетого в шубу взаимодействий, совпали с наблюдаемыми значениями т = = 9,1-10 г и = 4,8-10 ° СГСЭ. Очень грубо можно сказать, что перенормировка массы сводится к взаимной компенсации двух бесконечно больших ненаблюдаемых величин и б/л ( вычитание бесконечностей). В теорию должна входить только наблюдаемая величина т. Другие физические наблюдаемые величины (например, сечения или уровни энергии) также оказываются конечными, если их выражать непосредственно через т. [c.104] Вернуться к основной статье