Квантовые числа частиц, законы их сохранения

Барионный заряд — По (ядерный заряд) — квантовое число, характеризующее закон сохранения барионов. Бели принять, что барионный заряд всех барионов равен +1, барионный заряд всех анти барионов равен —1, а барионный заряд остальных элементарных частиц равен О, то оказывается, что целый ряд закономерностей, характеризующих реакции рождения, взаимодействия и распада барионов, будут объясняться законом сохранения барионного заряда, согласно которому барионный заряд любой изолированной системы является постоянной величиной. [c.251]

Квантовые числа частиц, законы их сохранения [c.130]

Во всех взаимодействиях элементарных частиц, включая соударения и распады, выполняются законы сохранения энергии, импульса и момента количества движения (в квантовомеханической трактовке). Эти законы, как известно, являются следствием однородности про-странства-времени Минковского и изотропности трехмерного пространства, в котором осуществляются процессы взаимодействия. Кроме указанных законов сохранения, связанных с симметрией пространства-времени, в процессах взаимодействия элементарных частиц с той или иной степенью строгости выполняется еще ряд законов сохранения, обусловленных внутренними квантовыми числами частиц (иначе, внутренними симметриями), которые были установлены экспериментально fl]. [c.971]

Из закона сохранения суммарного числа частиц квантовой системы и закона сохранения энергии полной системы (квантовая система -f- поле излучения) следуют равенства [c.195]

Для того чтобы описать количественно эти особенности странных частиц, вводится новое квантовое число S — странность и закон сохранения странности. [c.359]

Закон сохранения четности. В 16 отмечалось, что состояние квантовой системы называется четным, если соответствующая ему волновая функция не меняет своего знака при изменении знаков всех координат частиц системы (II 1.32), и нечетным в случае противоположного поведения волновой функции (II 1.33). Система частиц, если число частиц в ней остается неизменным или меняется на четное число, может описываться либо только четной, либо [c.359]

Нестрогие законы сохранения квантовых чисел элементарных частиц имеют место в одних типах взаимодействий и нарушаются в других. К таким квантовым числам относят изотопический спин, гиперзаряд, пространственную и зарядовую четности, С-четность и ряд других. [c.971]

Зарядовая четность С является внутренним квантовым числом так называемых истинно нейтральных частиц, у которых античастицы и частицы совпадают, а также нейтральных составных систем, которые при зарядовом сопряжении (замене частиц античастицами) переходят сами в себя. В слабых взаимодействиях нарушаются законы сохранения Р- и С-четности, но в большинстве случаев сохраняется комбинированная СР-чет-ность. В распадах нейтральных каонов нарушается и СР-четность. [c.971]

Для протекания реакций при низких энергиях большое значение имеет закон сохранения момента количества движения. Существенность этого закона коренится в том, что орбитальный момент относительного движения двух частиц может принимать только дискретные значения, равные (в единицах h) I = О, 1, 2,. .. Эта дискретность приводит к тому, что при низких энергиях и при ограниченном радиусе действия сил (а ограниченность радиуса действия ядерных сил следует уже из опытов Резерфорда) (см. гл. И, 1) реакция возможна лишь при значениях I, не превышающих некоторого небольшого числа. Оценку этого предельного числа проще всего получить из следующего полуклассического рассмотрения в духе квантовых орбит Бора (рис. 4.1). Момент hi налетающей на ядро частицы равен рЬ, где р — импульс частицы, а Ь — ее прицельный параметр, т. е. наименьшее расстояние, на которое приблизилась бы к частице-мишени налетающая частица, двигаясь по прямой. Реакция может произойти лишь в том случае, если Ь не [c.120]

Посмотрим теперь, являются ли ядерные силы центральными. Центральными называются силы, действующие вдоль линии, соединяющей частицы. Центральные силы могут зависеть от относительной ориентации спинов частиц, но не могут зависеть от ориентации этих спинов относительно радиуса-вектора между частицами. Для центральных сил орбитальный и спиновый моменты количества движения сохраняются в отдельности. Поэтому в низшем энергетическом состоянии орбитальный момент / стремится принять наименьшее возможное значение / = О, при котором равна нулю центробежная энергия. Тем самым при центральных силах основным состоянием дейтрона было бы чистое S-состояние, в котором I = 0. Поскольку спин дейтрона равен единице, то спины протона и нейтрона параллельны. Следовательно, магнитный момент дейтрона при центральных силах должен равняться алгебраической сумме магнитных моментов протона и нейтрона. Отмеченное в 1 отклонение р,р -1- jXn от jid свидетельствует о том, что ядерные силы в какой-то мере нецентральны. Действительно, если предположить, что силы нецентральны, то орбитальный момент не будет точным интегралом движения. Им будет только полный момент. Согласно квантовому принципу суперпозиции состояний состояние дейтрона будет суммой состояний с различными значениями орбитального момента. Число возможных смешиваемых состояний сильно ограничивается законами сохранения полного момента и четности. Из закона сохранения полного момента следует, что если спин дейтрона равен еди [c.175]

ЦЫ одинаковыми зарядами отталкиваются, а с разными зарядами — притягиваются. Наличие бесконечного Числа законов сохранения означает, что при рассеянии сохраняются кол-ва частиц каждого типа и-частичная матрица рассеяния (5-матрица) сводится к парным 5-матрицам. С помощью интеграла по траекториям можно вычислить квантовые поправки к массам и к квазиклассической 5-матрице солитонов. Одним из нетривиальных свойств указанной модели является возникновение целого спектра частиц (солитонов), в го время как лагранжиан теории содержит только одно поле. Кроме того, в приближении слабого взаимодействия (т. е. когда 7 мало) солитоны — массивные частицы и сильно взаимодействуют. [c.525]

Изотопический спин I определяет число частиц в одном зарядовом мультиплете. Сильные взаимодействия элементарных частиц обладают свойством инвариантности относительно величины изотопического спина. Слабое и электромагнитное взаимодействия нарушают симметрию в изотопическом пространстве, поэтому изотопический спин перестает быть строгим квантовым числом. J Странность S была введена для объяснения экспериментально наблюдаемого множественного (ассоциативного) рождения гиперонов и /С-мезонов. В сильных взаимодействиях имеет место закон сохранения странности [1, 2]. Это в частности приводит к тому, что гипероны и /С-мезоны Стабильны по отношению к сильным распадам и могут распадаться только в результате слабых взаимодействий, нарушающих закон сохранения странности. Максимальное значение S для известных в настоящее время элементарных частиц равно трем. [c.810]

Заряд как квантовое число, характеризующее электромагнитное взаимодействие, не меняется в любых процессах такого взаимодействия. Его величина всегда остается постоянной (см. гл. 5, в которой рассматриваются законы сохранения, имеющие место в процессах взаимопревращений частиц). [c.39]

Как известно, они отличны от нуля, если числа частиц в состояниях пип отличаются друг от друга на единицу. Отсюда следует, что дельтаобразные особенности спектральной функции в данном случае определяют изменение энергии ферми-системы при изменении числа частиц в ней на единицу. При этом предполагается, что частица добавляется в состояние X (или изымается из него). Подчеркнем, что состояния X были введены нами в 1 просто как некая базисная система, с помощью которой был произведен переход к представлению вторичного квантования. Они, вообще говоря, отнюдь не обязаны быть стационарными соответственно, спектральная функция может и не иметь особенностей указанного вида. В отсутствие взаимодействия между частицами, однако, всегда можно выбрать в качестве базисной системы собственные функции гамильтониана при этом 7(Х, Е) имеет только дельтаобразные особенности в точках Е, представляющих собой просто значения энергии отдельных частиц. При наличии взаимодействия состояния а(Х)Ф , строго говоря, всегда не стационарны. Соответственно особенности спектральной функции 7(Х, Е) не имеют чисто дельтаобразного характера, и состояние с а(Х)Ф затухает при t- o (ср. 2). При достаточно малом затухании, однако, можно в соответствии с 2 ввести представление о квазистационарных одночастичных состояниях, характеризующихся некоторой энергией и затуханием. Действительно, вычисляя вероятности переходов в системе под влиянием гармонической внешней силы, легко убедиться, что именно частота, определяющая осцилляции амплитуды состояния при >оо, входит в закон сохранения энергии (см. пример в гл. VI). При этом, как всегда в таких случаях, энергия одночастичного состояния сохраняется лишь с точностью до неопределенности, связанной с затуханием. Подчеркнем, что фактически энергии одночастичных . состояний следует относить уже не к отдельным частицам, а ко всей системе в целом. На языке квантовой теории поля [c.38]

Остановимся еще на законе сохранения массы для механической системы. В квантово-релятивистской системе сохраняется полная энергия системы, но масса отдельных частиц и масса системы не сохраняются, так как могут исчезать одни и образовываться другие частицы, в том числе безмассовые. Запишем формулу закона сохранения энергии с учетом (1.В) и (2.В) [c.20]

Из приведенного примера видно, насколько велики успехи квантовой электродинамики. Хорошее согласие расчета с экспериментом получено и для ряда других тонких эффектов (см., например, 104, п. 5). Тем не менее вычисление радиационных поправок представляет значительные трудности принципиального характера. Сущность этих трудностей заключается в том, что в отличие рт диаграмм низшего порядка, где импульс виртуальной частицы определен однозначно законами сохранения (см. рис. 298), в диаграммах более высокого порядка импульсы виртуальных частиц неопределенны (см. рис. 299). В результате при интегрировании по всем возможным (в том числе большим) значениям импульсов виртуальных фотонов и электронов появляются расходимости (бесконечности). [c.144]

Лептонный заряд L — квантовое число, характеризующее закон сохранения лептонов. Все нелептоны имеют лептонный заряд, равный нулю = 0, т. е. лептонно нейтральны. Все частицы-лелто-ны е , (д, , Уе, v l — имеют Ь— + , все античастицы лептонов е+, ц+, Уе, Уд — имеют =—1. Экспериментально подтвержден закон сохранения лептонного заряда ЛЕ=0. Лептонный заряд системы элементарных частиц можно определить, как разность между числом лептонов и антилептонов в этой системе. [c.250]

Строгие законы сохранения квантовых чисел элементарных частиц имеют место во всех видах взаимодействия. К таким законам, нарушение которых пока не обнаружено, относятся сохранение электрического заряда — суммарный электрический заряд частиц в начале процесса взаимодействия и суммарный электрический заряд частиц, образующихся в результате взаимодействия, совпадают (электрический заряд элементарной частицы по абсолютному значению кратен заряду электрона е) сохранение барионного заряда — во всех процессах взаимодействия изменение числа барионов должно сопровождаться точно таким же изменением числа аити-барионов. Барионам приписывается барионный заряд В=1, антибарионам В=—1. Барионный заряд остальных частиц В = 0 электронный, мюонный и т-лептонный заряды приписываются соответственно электрону и электронному нейтрино v (/s=l), мюону и мюонному нейтрино Vii fIiL = l), т-лептону и т-нейтрино vi (/- = 1). Антилептонам приписываются противоположные по знаку лептонные заряды. Для остальных известных частиц = =/х =.0. Экспериментальные данные свидетельствуют о сохранении лептонных зарядов всех трех разновидностей в отдельности. Имеются теоретические основания полагать, что законы сохранения барионного и лептонных зарядов не являются строгими [3]. [c.971]

Изотопический спин 1 представляет собой внутреннюю характеристику адрона, отражающую инвариантность сильных взаимодействий относительно вращений в воображаемом трехмерном изоспиновом пространстве. Квантовое число / определяет значение квадрата вектора изотопического спина, / (/ =/ (/+I), приписываемого мультиплету адронов с одинаковыми свойствами по отношению к сильным взаимодействиям и с примерно одинаковыми массами и другими характеристиками, кроме электрических зарядов. Число адронов в изотопическом мультиплете составляет 2/ + 1. В процессах сильного взаимодействия сохраняется квантовое число / полного изотопического спина частиц, участвующих в реакции, и квантовое число третьей проекции полного изотопического спина /з, которое определяется как алгебраическая сумма проекций изотопического спина взаимодействующих адронов. В электромагнитных взаимодействиях адронов полный изотопический спин не сохраняется, но сохраняется его проекция. В слабых взаимодействиях нарушаются законы сохранения как 1, так и /з. [c.971]

Математически несепарабельность квантовой системы из двух разлетающихся частиц выражается в том, что волновую функцию этой системы нельзя представить в виде произведения волновых функций, относящихся к частям системы. Поэтому нельзя провести рассуждения об измерении импульсов частиц так, как это было сделано Эйнштейном, Подольским и Розеном. Волновая функция системы содержит все корреляции между свойствами частей системы, в том числе она содержит и закон сохранения импульса, который выступает в виде корреляционного соотношения между импульсами разлетающихся частиц. [c.415]

На возможное возражение, что группа сама по себе является априорным понятием, можно указать, что понятие группы является результатом абстрагирования от различных подвижных инструментов циркуль, линейка и т. д., являющихся орудием геометрического исследования ). Напомним, что уже в геометрии Евклида неявно предполагалось, что все геометрические построения следует проводить с помощью только циркуля и линейки. Смысл этого требования становится ясен только с точки зрения программы Клейна. Геометрические свойства тел выражаются, таким образом, в терминах инвариантов группы и допускают изоморфную подстановку элементов пространства, в котором реализуется группа, и, следовательно, совершенно не зависят от самих геометрических объектов. Укажем, например, на реализацию геометрии Лобачевского на плоскости, предложенную А. Пуанкаре. Приведенный пример указывает на большую методологическую ценность программы Клейна. Аналогичный подход возможен также и в физике, где различные законы сохранения интерпретируются как свойства симметрии относительно различных групп. Основными группами современной физики являются группа Лоренца, заданная в пространстве Минковского, и группа непрерывных преобразований, заданная в криволинейном пространстве общей теории относительности, коэффициенты метрической формы которого определяют поле гравитации. В релятивистской квантовой механике мы переходим от группы Лоренца к ее представлениям, определяющим преобразования волновых функций. Как было показано П. Дираком, два числа I и 5, задающих неприводимое представление группы Лоренца, можно интерпретировать как константы движения угловой момент и внутренний момент частицы (спин). Иначе говоря, операторы, соответствующие этим инвариантам, перестановочны с гамильтонианом (квантовые скобки Пуассона от гамильтониана и этих операторов равны нулю). Числа, обладающие этими свойствами, называются квантовыми числами. В работах Э. Нетер дается общий алгоритм, позволяющий найти полную систему инвариантов любой физической теории, формулируемой в терминах лагранжева или гамильтонова формализмов. В основу алгоритма положена указанная выше связь между инвариантами группы Ли и константами движения уравнений Гамильтона или Лагранжа. В качестве простейшего примера рассмотрим вывод закона сохранения углового момента механической системы, заданной лагранжианом Г(х, X, (). Вводим непрерывную группу вращения, заданную системой инфи- [c.912]

В частности, топологич. интегралом движения является число частиц N в классич, динамике, где исключены процессы рождения и уничтожения частиц. Действительно, если конфигурац. пространство N частиц обозначить через Су, то для конфигурац. пространства произвольного числа частиц справедливо представление = lJ iv, N—Q, I, 2..... Это означает, что каждая связная /-тая компонента в указанном разбиении для С характеризуется собств. числом частиц iVj и в классич. динамике отсутствуют непрерывные траектории, связывающие компоненты конфигурац. пространства с различными Nj. Наличие подобного разбиения является необходимым критерием для введения нетривиальных Т. 3. Т. о., закон сохранения числа частиц в классич. динамике есть следствие непрерывности траекторий частиц, и динамич. система с числом частиц Af,, принадлежащая в нач. момент времени компоненте Сц,, во все последующие моменты будет находиться в той же компоненте. Аналогичное утверждение верно и для квантово-механич. систем, получающихся при первичном квантовании классич. системы. [c.132]

Существуют также симметрии, отвечающие дискретным преобразованиям изменению знака времени (обращению времени) пространственной инверсии (т. н. зеркальная симметрия природы), зарядовому сопряжению (замене всех участвующих в к.-л. процессе частиц на соответствующие античастицы). Фундам. законы природы, описывающие микропроцессы, обратимы во времени (о единств, исключении см. ниже) необратимость в макромире имеет ста-тистич. происхождение и связана с неравновесным состоянием Вселенной..Зеркальной симметрии в квантовой теории соответствует сохранение квантового числа — пространственной чётности. [c.318]

Квантовые числа Э. ч. разделяются на точные (т. е. такие, к-рые связаны с физ. величинами, сохраняющимися во всех процессах) инеточные (для к-рых соответствующие физ. величиньг в ряде процессов не сохраняются). Спин J связан со строгим законом сохранения момента количества движения и потому является точным квантовым числом. Другое точное квантовое число—электрич. заряд Q. В пределах точности проведённых измерений сохраняются также квантовые числа В к L, хотя для этого не существует серьёзных теоретич. предпосылок. Более того, наблюдаемая барионная асимметрия Вселенной наиб, естественно может быть истолкована в предположении нарушения сохранения барионного числа В (А. Д. Сахаров, 1967). Тем не менее наблюдаемая стабильность протона есть отражение высокой степени точности сохранения В н L нет, напр., распада р- e -l-it ). Не наблюдаются также распады ц- е+у, х +уит. д. Однако боль-щинство квантовых чисел адронов неточные. Изотопич. спин, сохраняясь в сильном взаимодействии, не сохраняется в эл.-магн. и слабом взаимодействиях. Странность, очарование и прелесть сохраняются в сильном и эл.-магн. взаимодействиях, но не сохраняются в слабом взаимодействии. Слабое взаимодействие изменяет также внутр. и зарядовую чётности совокупности частиц, участвующих в процессе. С гораздо большей степенью точности сохраняется комбинированная чётность СР (СР-чётность), однако и она нарушается в нек-рых процессах, обусловленных слабым взаимодействием. Причины, вызывающие несохранение мн. квантовых чисел адронов, не ясны и, по-видимому, связаны гак с природой этих квантовых [c.602]

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]

В сверхпроводнике в роли такой пары выступают фаза волновой функции и числом частиц, которые в квантовой механике связаны соотногпением неопределенности. В сверхнроводягцем состоянии возникает определенная фаза волновой функции и теряется закон сохранения числа частиц. [c.73]

Квантовые числа, выражаюш,ие евойства симметрии систем частиц в пространстве и во времени, подчиняются определенным законам сохранения. [c.130]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...