Законы сохранения при взаимодействии элементарных частиц

Законы сохранения при взаимодействии элементарных частиц [c.353]

Важно, что — С поэтому в классической области изменения энергии при взаимодействии малы по сравнению с энергией покоя и масса сохраняется. Однако в релятивистской области кинетическая энергия может быть сравнима с энергией покоя, а может и превышать ее в любое число раз. В таком случае закон сохранения энергии не будет препятствовать образованию новых частиц с переходом энергии движения в энергию покоя. Опыт показывает, что в релятивистской области при взаимодействиях элементарных частиц масса их не сохраняется. Это означает, что энергия покоя может переходить в энергию движения и наоборот. [c.273]

Конечно, введение изотопического спина само по себе ни к какой новой физике не приводит. Вспомним, однако, что в ядерных силах между нуклонами изотопический спин сохраняется. Обобщением ядерных сил являются сильные взаимодействия элементарных частиц. Оказывается, что закон сохранения изотопического спина справедлив для любых сильных взаимодействий, но нарушается электромагнитными и другими взаимодействиями. Этот закон, конечно, имеет определенное физическое содержание. Так, из него сразу следует, что массы частиц с одинаковым полным изотопическим спином должны мало различаться между собой (при отсутствии электромагнитных и слабых взаимодействий массы должны были бы совпадать). И действительно, например, массы заряженных и нейтральных пионов различаются всего лишь на несколько процентов. Закон сохранения изотопического спина проявляется и в ядерных реакциях. Для примера рассмотрим две реакции рождения пионов [c.292]

Гейзенберг с самого начала столкнулся со следующей трудностью. Все было бы относительно просто, если бы все типы взаимодействий элементарных частиц обнаруживали одинаковую степень симметрии. Тогда нужно подчинить этой симметрии фундаментальное уравнение теории одновременно та же симметрия проявилась бы во взаимодействии любых квазичастиц. Однако хорошо известно, что взаимодействия элементарных частиц характеризуются как раз неодинаковой степенью симметрии при переходе от сильного взаимодействия к электромагнитному теряется изотопическая симметрия, при последующем переходе к слабому взаимодействию перестает работать закон сохранения четности и т. д. Гейзенберг прекрасно понимал, что немыслимо придумать сколько-нибудь простое фундаментальное уравнение, которое автоматически обнаруживало бы разную степень симметрии во взаимодействии квазичастиц различного типа. [c.176]

Ядерные реакции — превращения атомных ядер, происходящие при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом. Проводится классификация ядерных реакций. Исследуется роль законов сохранения в этих реакциях. Вычисляются эффективные. сечения и энергетический выход ядерных реакций. [c.9]

Сохранение четности позволяет установить правила отбора по четности, т. е. указать, какие процессы возможны, а какие невозможны. Например, процессы, для которых соотношение (111.42) не выполняется, невозможны (запрещены). Обширный опытный материал показывает, что закон сохранения четности является одним из наиболее общих законов природы и он строго выполняется при электромагнитных и ядерных взаимодействиях. Однако в 1956—1957 гг. было установлено, что закон сохранения четности нарушается при участии так называемых слабых взаимодействий, вызывающих распад элементарных частиц и -распад. [c.105]

Элементарные частицы могут превращаться друг в друга при взаимодействиях, могут рождаться, поглощаться и распадаться. Однако эти процессы осуществляются лишь при определенных условиях, в строгом соответствии с законами сохранения. [c.353]

Слабые взаимодействия считаются ответственными за В-распад ядер, за спонтанный распад всех элементарных частиц, за исключением р, е , V, 7-фотонов и л"-мезона. Эти процессы называются медленными и протекают за время порядка 10 сек. При слабых взаимодействиях справедливы все законы сохранения, за [c.361]

В 1956 г. экспериментально было показано, что закон сохранения четности не выполняется при слабых взаимодействиях. Это явление будет подробно рассмотрено в разделе, посвященном элементарным частицам. [c.58]

Наконец, третьей, столь же важной, как и две первые, причиной является то, что при переходе к микромиру законы сохранения начинают действовать более эффективно. Именно, если в макромире законы сохранения только запрещают, то в микромире они еще и разрешают все процессы, не подпавшие под запрет. Иначе говоря, в микромире все, что не запрещено полной совокупностью законов сохранения, должно обязательно соверишться. Микроскопический чемодан не может годами лежать на микроскопическом шкафу, а свалится на пол под действием квантовых флуктуаций. С частным проявлением этого общего правила мы уже встречались в теории а-распада (гл. VI, 3) при рассмотрении просачивания а-ча-стицы сквозь кулоновский барьер. Для ядра эффект кулонов-ского барьера может быть очень большим за счет того, что квантовые поправки к движению а-частицы в тяжелом ядре малы. Но взаимодействие элементарных частиц — процесс существенно квантовый, так что факторы запрета барьерного типа всегда малы. Только что описанное свойство законов сохранения в микромире не раз эффективно использовалось в физике элементарных частиц. Если какой-либо процесс был разрешен всеми известными законами сохранения и все же не наблюдался, то это означало, что он не до конца понят. Как мы увидим ниже, именно на этом пути была открыта новая элементарная частица — мюонное нейтрино. [c.282]

Принципы симметрии и законы сохранения. Фундам. физ. теории позволяют по нач. состоянию объекта определить его поведение в будущем. Принципы симметрии, или инвариантности, носят более об1ций характер, им подчинены все физ. теории. Симметрия законов Ф. относительно нек-рого преобразования означает, что эти законы не меняются при проведении данного преобразования. Поэтому принципы симметрии можно установить на основании известных физ. законов. С др. стороны, если теория к.-л. физ. явлений ещё не создана, открытые на опыте симметрии играют эвристич. роль при построении теории. Отсюда особая важность экспериментально установленных симметрий сильно взаимодействующих элементарных частиц— адронов. Существуют общие симметрии, справедливые для всех физ. законов, для всех видов взаимодействий, и приближённые симметрии, область выполнения к-рых ограничена определ. кругом взаимодействий или даже одним видом взаимодействий. Т. о., существует определ. иерархия принципов симметрии. [c.318]

Интенсивность (или эфф. сечение) эл.-магн, процессов в микромире определяется безразмерным параметром а = е /йс= 1/137, наз. тонкой структуры постоянной. Среди др. типов взаимодействий элементарных частиц Э. в. занимает промежуточное положение как по силе , так и по числу законов сохранения, к-рые вьшолняются при Э. в. Так, характерные времена радиац. распадов элементарных частиц и возбуждённых состояний ядер (10" — 10 ° с) значительно превосходят ядерные времена (10 с) и много меньше времён распадов, обусловленных слабым взаимодействие. 10 —10" с). При Э. в., в отличие от слабого взаимодействия, сохраняются пространственная чётность (Р-чётность), зарядовая чётность, странность, очарование, красота. С хорошей степенью точности установлено, что Э. в. инвариантно по отношению к обращению времени. В то же время при Э. в. адронов. нарушаются присуцще сильному взаимодействию законы сохранения изотопического спина и G-чётности, при этом изотопич. спин адронов может изменяться при испускании или поглощении фотона лишь на I или 0. [c.540]

Закон сохранения энергии утверждает, что для системы частиц, взаимодействие между которыми неявно ) зависит от времени, полная энергия системы постоянна (рис. 5.6—5.9). Этот результат мы считаем достоверно установленным экспериментальным фагктом. Если выражаться точнее, то этот закон говорит нам Q Том, что существует некоторая скалярная функция [такая, как функция Mv J2- -Mgx в (13)] положения и скорости частиц, которая не изменяется со временем при условии, что в течение рассматриваемого промежутка времени внешнее взаимодействие явно не изменяется. Например, элементарный заряде не должен изменяться со временем. Помимо функции энергии существуют также и другие функции, которые сохраняют постоянное значение в условиях, о которых только что было сказано. (Другие такие функции мы рассмотрим в гл. 6, в которой речь пойдет о сохранении импульса и момента импульса.) Энергия представляет собой скалярную величину, сохраняющую постоянное значение при движении. Когда мы говорим о внешнем взаимодействии, то имеем в виду, что в течение рассматриваемого [c.153]

III.35). В этом и состоит закон сохранения четности. Одним из фундаментальных открытий 1956 г. было открытие Цзян Дао-ли и Чжень Нин-янга о несохранении четности при спонтанном распаде элементарных частиц, за который ответственны слабые взаимодействия. [c.360]

Основой классификации элементарных частиц является деление их на два больпшх класса — адронов и лептонов. Адроны — это элементарные частицы, принимающие участие в сильных взаимодействиях, в то время как лептоны участвуют в слабых и электромагнитных взаимодействиях. Класс адронов в свою очередь делится на два семейства (барионы и мезоны). Под бариона ш подразумеваются все адроны, которые в реакциях между элементарными частицами могут превращаться в протоны или получаться из них. По супхеству это означает следующее. Протоны, т. е. ядра атома водорода, кажутся совершенно неуничтожимыми, достаточно вспомнить о стабильности атома водорода. В принципе же возможен процесс аннигиляции протона и электрона, так как при этом не нарушался бы ни один из известных законов сохранения. То, что этот процесс не имеет места, может означать существование еще одного закона со- [c.187]

Атомный номер Z равен электрическому заряду ядра в единицах абсолютной величины заряда электрона. Электрический заряд является целочисленной ) величиной, строго сохраняющейся при любых (в том числе и при неэлектромагнитных) взаимодействиях. Совокупность имеющихся экспериментальных данных о взаимопревращениях атомных ядер и элементарных частиц показывает, что кроме закона сохранения электрического заряда существует аналогичный строгий закон сохранения барионного заряда. Именно, каждой частице можно приписать некоторое значение барионного заряда, причем алгебраическая сумма барионных зарядов всех частиц остается неизменной при каких угодно процессах. Барионные заряды всех частиц целочисленны. Барионный заряд электрона и v-кванта )авен нулю, а барионные заряды протона и нейтрона равны единице. Лоэтому массовое число А является барионным зарядом ядра. Закон сохранения барионного заряда обеспечивает стабильность атомных ядер. Например, этим законом запрещается выгодное энергетически и разрешенное всеми остальными законами сохранения превращение двух нейтронов ядра в пару легчайших частиц — v-квантов. Закон [c.35]

Но у сильных взаимодействий есть и слабые стороны, позволяющие в ряде ситуаций выдвигаться на первый план другим взаимодействиям. Во-первых, сильные взаимодействия — самые короткодействующие в природе. Их роль быстро становится ничтожной при переходе к расстояниям, превышающим 10" см. Поэтому, например, обеспечивая стабильность ядер, эти силы практически не влияют на атомные явления (см. гл. И, 1). Другим слабым местом сильных взаимодействий является их неуниверсальнрсть. Существуют частицы (фотон, электрон, мюон, нейтрино), которые не подвержены действию сил, обусловленных сильными взаимодействиями, и не могут рождаться за счет сильных взаимодействий при столкновениях. Частицы, подверженные сильным взаимодействиям, называются адронами (термин Л. Б. Окуня). К адронам принадлежит большинство известных элементарных частиц. Наконец, третьим ограничительным свойством сильных взаимодействий является то, что для них существует ряд законов сохранения, не выполняющихся по отношению к другим взаимодействиям. Ограничения такого рода мы подробно рассмотрим в последующих трех параграфах, а в 7 поясним, как это связано с симметриями различных взаимодействий. [c.279]

Однако работ, в которых бы формулировались и исследовались общие принципы классификации, известно мало (см., например, [34, 35]). И вместе с тем множество трудов посвящено непосредственно разработке классификаций наук, форм движения, видов взаимодействий, физических явлений, а в последнее время — элементарных частиц. Классификации же видов энергии ни философы, ни физики, ни инженеры внимания не уделяли, если не считать произвольных перечислений видов энергии, приводимых с начала XIX в. Гровом, Ренкиным, Майером, Гельмгольцем, Планком и авторами многочисленных учебников но физике, начиная с Хвольсона и кончая Фейнманом. Даже само понятие классификация видов энергии употребляется очень редко. В качестве примеров таких работ можно назвать Лекции по термодинамике К. А. Путилова, изданные впервые в 1939 г. [36], и монографию О законе сохранения и превращения энергии Р. Г. Геворкяна, изданную в 1960 г. [37]. Однако в первой книге нет обоснования приводимых перечислений видов энергии для различных наук, а во второй книге при наличии обоснований и даже закона сохранения вида энергии нет... классификации. [c.22]

Для электрона возможны С. нгЧг- При больших энергиях, в том случае, когда можно пренебречь массой частицы со спином V , знак её С, определяется киральностью состояния. Поскольку в квантовой хромодинамике и теории злектрослабого взаимодействия киральвость фермиона сохраняется в элементарном акте испускания фотона, глюона или промежуточного векторного бозона, то указанная выше связь между киральностью и С. приводит при больших энергиях к полезным. законам сохранения и отбора правилам по проекции спина. М. в, Терентьев. [c.648]

РНЫЕ РЕАКЦИИ —процессы, идущие при столкновении ядер или элементарных частиц с др. ядрами, в результате к-рых изменяются квантовое состояние и нуклон-ный состав исходного ядра, а также появляются новые частицы среди продуктов реакции. Я. р. позволяют исследовать механизм взаимодействия частиц и ядер с ядрами. Это осн. метод изучения структуры ядра (см. Ядро атомное), получения новых изотопов и элементов. Для осуществления Я. р. необходимо сближение частиц (нуклона и ядра, двух ядер и т. д.) до расстояния 10"см, или до 1 ферми (радиус сильного взаимодействия), между частицей и поверхностью ядра или между поверхностями ядер. При больших расстояниях взаимодействие заряж. частиц чисто кулоновское. В Я. р. выполняются законы сохранения энергии, импульса, угл. момента, электрич, и барионного зарядов (см. Бариотое число). Я. р. обозначаются символом а (Ь, с) d, где а—исходное ядро-мишень, Ь—налетающая частица, с—новая вылетающая частица, d—результирующее ядро. [c.667]

Раким образом, квант монохроматического электромагнитного поля во взаимодействии с веществом проявляет себя как частица с энергией и импульсом, определяемыми соотношениями (9.48). Взаимодействие света с веществом можно рассматривать как совокупность элементарных актов поглощения, испускания и рассеяния фотонов, в каждом из которых выполняются законы сохранения энергии и импульса. В рассмотренных выше явлениях фотоэффекта и тормозного излучения мы учитывали только закон сохранения энергии при поглощении или испускании фотона, так как массивный катод мог, не участвуя в энергетическом балансе, принять на себя любой импульс и этим обеспечить выполнение закона его сохранения. Но существуют явления, в которых импульс фотона обнаруживает себя явно и соотношение р=Йк допускает экспериментальную проверку. В качестве примера рассмотрим рассеяние рентгеновского излучения электронами, впервые количественно исследованное Комптоном в 1923 г. [c.469]

Термин молекулярный диффузионный перенос охватывает явления диффузии, теплопроводности, термодиффузии и вязкости. Эти явления описываются некоторыми частями уравнений сохранения массы, количества движения и тепла, приведенных в предыдущем параграфе (см. уравнения (2.1.57)-(2.1.60)). В каждое из этих уравнений входит дивергенция потока некоторой величины, связанной, хотя бы и неявно, с градиентами термогидродинамических параметров (так называемыми термодинамическими силами). Существуют два способа получения линейных связей определяющга соотношений) между этими потоками и сопряженными им термодинамическими силами, основывающихся на макроскопическом (феноменологическом) и кинетическом подходах. Кинетический подход связан с решением системы обобщенных уравнений Больцмана для многокомпонентной газовой смеси и до конца разработан только для газов умеренной плотности, когда известен потенциал взаимодействия между элементарными частицами (см., например, Чепмен, Каулинг, 1960 Ферцигер, Капер, 1976 Маров, Колесниченко, 1987)). Феноменологический подход, основанный на применении законов механики сплошной среды и неравновесной термодинамики к макроскопическому объему смеси, не связан с постулированием конкретной микроскопической модели взаимодействия частиц и годится для широкого класса сред. В рамках феноменологического подхода явный вид кинетических коэффициентов (коэффициентов при градиентах термогидродинамических параметров в определяющих соотношениях) не расшифровывается, однако их физический смысл часто может быть выяснен (например, для разреженных газов) в рамках молекулярно-кинетической теории Маров, Колесниченко, 1987) [c.85]

В слабых взаимодействиях, обусловливающих бета-распад яде]), а также распады многих элементарных частиц, закон сохранения Ч. нарушается. Фундаментальная гипотеза о песохранении Ч. в слабых взаимодействиях была выдвинута и подробно проанализирована в 1956 г. Ли и Янгом [3] и подтверждена экспериментально в 1957 г. Ву и др. в -распаде ядер [4], а также Ледерманом и др. в распаде мюона [5]. Песохранение Ч. проявляется также в распадах К-мезонов и гиперонов. Ю. Г. Лбовым и др. получены указания на слабое нарушение закона сохранения Ч, при рассеянии нейтронов на ядрах [6]. [c.411]

В физике элем, ч-ц, кроме общих законов сохранения энергии, импульса, момента импульса, имеются дополнит. законы сохранения, связанные с симметриями фундам. вз-ствий ч-ц — сильного, эл.-магн. и слабого. Процессы превращений элем, ч-ц подчиняются строгим законам сохранения электрич. заряда Q, барионногозаряда В и лептонного заряда Ь, к-рым соответствуют строгие О. п. Д< = = АВ— АЬ=0 (это означает, что при достигнутой точности измерений нарушения этих О. п. не обнаружены). Существуют также приближённые О. п. Из изотопической инвариантности сильного вз-ствия следует О. п. по полному изотопич. спину /, А/=0 это О. п. нарушается эл.-магн. и слабым вз-ствиями. Для сильного и эл.-магн. вз-ствий справедливо О. п. по странности 1.9(Д5=0), мчарованиюь С(ДС—0), ( красоте- Ь (ДЬ=0). Слабое взаимодействие протекает с нарушением этих О. п. Имеются и др. О. п. (см. Элементарные частицы). [c.506]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...