ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие редактора из "Ядра, частицы, ядерные реакторы " Книга профессора Блана представляет собо сжатое, современное и доступное введение в физику ядра и элементарных частиц. По своему стилю она занимает промежуточное положение между учебным и справочным пособием. Книга содержит большой объем сведений как экспериментального, так и теоретического характера, включая достижения физики элементарных частиц последних лет. Основное внимание автор уделяет объяснению явлений с физической точки зрения, опуская детали теоретических построений и математические расчеты. Это делает книгу доступной широкой аудитории, включая студентов-экспериментаторов, а также специалистов в других областях физики, и помогает читателю быстро сориентироваться в разнообразной и многосторонней проблематике современной ядерной физики и ядерной энергетики. [c.5] Дальнейшее развитие калибровочных теорий элементарных частиц привело к созданию моделей великого объединения, описывающих единым образом электрослабые и сильные взаимодействия. [c.5] Характерным предсказанием таких моделей является нестабильность протона. И здесь эксперимент вновь возвращает нас к физике ядра поиск распада протона осуществляется именно методами ядерной физики. До сих пор подобные эксперименты не увенчались успехом, но и теория здесь еще не дает однозначных предсказаний. Усилия теоретиков сейчас направлены на выяснение природы материи на сверхмалых расстояниях вплоть до планковского масштаба 10 см. Именно здесь, по-видимому, следует ожидать ответа на вопрос, какие же объекты нужно считать истинно элементарными. [c.6] Читателю следует иметь в виду, что, рассказывая об истории и достижениях ядерной физики, автор в основном опирается на работы, выполненные на Западе. Аналогичное замечание можно сделать и относительно изложения в книге вопросов физики элементарных частиц. Для восполнения недостающей информации можно рекомендовать сборник Физика микромира , маленькая энциклопедия, изд. Советская энциклопедия , М., 1980 г. [c.6] Наши книги Элементы ядерной физики (в соавторстве с Ж. Амбросино первое издание — 1960 г., второе — 1967 г.) н Ядерная физика (первое издание — 1974 г., второе — 1980 г.) были благосклонно встречены читателями ). Мы выносим на их суд новую книгу, не похожую ни на одну из четырех предыдущих, так как быстрое развитие в данной области науки привело к необходимости полной переработки материала. Кроме того, и само его изложение ведется здесь по-другому. [c.7] например, при необходимости мы используем аппарат квантовой механики, не излагая самой этой теории и ограничиваясь наиболее простыми формулами. Читатель, знакомый с этим аппаратом, сможет легко восстановить недостающие промежуточные звенья, а незнакомый найдет то, что ему нужно, без непонятных для него математических выкладок. [c.7] Очевидно, что такой способ изложения имеет не одни только преимущества, ибо заставляет в какой-то мере жертвовать целостностью изложения. Но зато книга доступна для читателей, непривычных к абстракции они могут читать любую главу книги, не изучив полностью весь предшествующий ей материал. [c.7] Книги на русский язык не переводились. — Прим, ред. [c.7] На рис. 1 приведены порядки величины расстояний, интервалов времени и энергий, характеризующих рассматриваемую область физических явлений. Диапазон их изменения огромен. Дело в том, что интенсивность сил, управляющих явлениями, чрезвычайно различна и результаты их взаимодействий также весьма различны. Существуют четыре (или скорее три) типа взаимодействий элементарных частиц ). [c.8] Гравитационное взаимодействие (гравитация) было открыто первым. Именно с его помощью в физику было введено понятие силы. Несмотря на то что гравитация так давно известна, она остается наименее исследованной из всех взаимодействий, поскольку является самой слабой. В физике атомного ядра и элементарных частиц влияние гравитационного взаимодействия всегда пренебрежимо мало, кроме одного частного случая — ультрахолодных нейтронов ( 10.5). [c.8] Электромагнитное взаимодействие изучено лучше других. В 1865 г. Максвелл произвел революцию в теории электричества. Он показал, что сила, которая рассматривается в электростатике и электродинамике, имеет ту же самую природу, что и сила, определяющая магнитные явления, и что во всех подобных случаях мы имеем дело с электромагнитным взаимодействием. Квантовой характеристикой этого типа взаимодействия является электрический заряд. Квантовая электродинамика (КЭД) прекрасно описывает свойства электромагнитного взаимодействия, и все ее многочисленные предсказания полностью подтверждаются экспериментом. [c.8] Сильное взаимодействие объясняет устойчивость и внутреннюю структуру ядер и нуклонов. Квантовым числом, характеризующим этот вид взаимодействия, является цветовой заряд ( 5.2). Квантовая хромодинамика (КХД) хорошо описывает свойства этого взаимодействия, однако эта теория пока еще остается незавершенной. [c.8] Частицы, состоящие из кварков, подвержены сильному взаимо-действиию (впрочем, как и всем остальным). Они называются адронами. В то же время некоторые фундаментальные частицы, называемые лептонами, не участвуют в сильном взаимодействии ). [c.10] Электрон относится к лептонам. Поэтому пучок электронов особенно чувствителен к электромагнитному взаимодействию ), т. е. к распределению зарядов внутри физической системы, через которую они проходят. Поскольку энергия электронов зависит от распределения взаимодействующих с ними зарядов, они идеальны для зондирования атомов, ядер и нуклонов. [c.10] Пусть пучок электронов, движущихся по параллельным траекториям, падает на мишень. Заряды мишени отклоняют электроны пучка, причем минимальное расстояние между двумя объектами, которые мы можем различать (пространственное разрешение), по порядку величины равно длине волны Я электронов пучка. Это условие подобно аналогичному условию в оптике (условию оптической разрешимости). [c.10] С этой целью измеряют зависимость дифференциальной вероятности от энергии электронов при фиксированном угле рассеяния. На рис. 2 представлены энергетические спектры при трех значениях кинетической энергии электронов. Посмотрим, какова структура, которая ими выявляется. [c.11] Согласно описанному эксперименту, атом можно представить себе в виде центрального тяжелого ядра очень малого диаметра, окруженного электронами, вращающимися по орбитам. В действительности в эксперименте, в котором было установлено это строение атома, использовались не электроны, а а-частицы (см. [c.11] В области еще более низких энергий мы имеем континуум здесь число рассеянных электронов меняется очень медленно с их энергией. Такое непрерывное и плавное изменение сечения рассеяния электронов интерпретируется как следствие рассеяния электронов на кварках, из которых состоит протон. Это — процесс неупругого рассеяния, впервые наблюдавшийся в 1968 г. на Стамфордском линейном ускорителе электронов (США). [c.12] Теоретический анализ, расчет эффективного сечения рассеяния в области континуума, характер изменения сечения в зависимости от энергии начальных электронов и от угла рассеяния — все это показывает, что объекты, из которых состоит протон и на которых рассеиваются падающие электроны, являются точечными, электрически заряженными частицами (с зарядом (1/3)1е1и (2/3) 1е ), обладающими спином 1/2 (см. 2.5), и что эти частицы можно считать практически свободными. Это и есть кварки. [c.12] Вернуться к основной статье