Хронология изучения мира элементарных частиц. Фундаментальные частицы

Страницы работы

Фрагмент текста работы

СТАНДАРТНАЯ МОДЕЛЬ И ЗА ЕЁ РАМКАМИ

ПЕРВООСНОВЫ МАТЕРИИ. ВЕК ДВАДЦАТЫЙ

Каждая из сотен известных сейчас элементарных частиц обладает единственным и неповторимым набором характеристик (масса, время жизни, электрический заряд, спин и т. д.). Правила сосуществования частиц задаются четырьмя типами их взаимодействия — сильным, электромагнитным, слабым и гравитационным (см. статью «Четыре стихии природы» в томе «Физика», часть 1, «Энциклопедии для детей»). «Кирпичики», из которых складываются частицы, и кванты взаимодействий, «цементирующие» объекты микромира, входят в относительно небольшую группу фундаментальных (бесструктурных) частиц: кварки, лептоны и промежуточные бозоны.

«ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ» ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

Такие характеристики, как масса, время жизни, электрический заряд, спин, отражают свойства, присущие всем без исключения частицам. Другими качествами: цветом, лептонным и барионным числами, ароматами и т. д. — обладают лишь отдельные виды частиц; у остальных они равны нулю.

Масса т. Поскольку массы элементарных частиц чрезвычайно малы (масса электрона me=9,1•1028 г), пользуются системой единиц ћ=с=1, в которой масса и энергия имеют одинаковую размерность и выра*В системе ћ= с=1 скорость, момент импульса и действие безразмерны, а импульс, энергия и масса имеют одинаковую размерность.

1 эВ=1,6•10-19Кл х1 В=1,6•10-19Дж; 1 МэВ=106 эВ, 1 ГэВ=109 эВ, 1 ТэВ=1012 эВ.

310

жаются в электронвольтах (эВ) и производных единицах (МэВ, ГэВ и т. д.). Массы известных фундаментальных частиц изменяются от нуля (фотон) до 176 ГэВ (t-кварк); для сравнения: масса электрона me=0,511 МэВ, а масса протона mp=938,2 МэВ.

СпинS. Каждая частица обладает собственным моментом импульса S, который называется спином (от англ. to spn — «крутиться»), хотя никакого вращения частиц в микромире быть не может. Спин — чисто квантовая характеристика элементарной частицы, не имеющая аналога в макромире. Измеряется спин в единицах постоянной Планка ћ=h/2pи принимает только целые и полуцелые значения. Этот фундаментальный вывод вытекает из релятивистской квантовой теории поля, которая предсказывает, а опыт подтверждает, что S= 0; 1/2; 1; 3/2; 2; ... (постоянную

Планка принято опускать). Частица, обладающая спином S, может находиться в (2S+1) спиновых состояниях. Например, спин S электрона равен 1/2, поэтому у него может быть только два спиновых состояния 2•(1/2)+1, т. е. 1/2 и -1/2.

«Частицы размножались как кролики» Рисунок Георгия Гамова из его книги «Приключения мистера Томпкинса».

Электрический заряд Q. В микромире справедлив закон сохранения электрического заряда, утверждающий, что суммы зарядов частиц до и после взаимодействия равны. Заряд частиц принято измерять в единицах абсолютной величины заряда электрона. Таким образом, электрический заряд Q=0, ±1, ±2,.... Однако кварки, из которых состоят адроны, имеют дробное значение

ХРОНОЛОГИЯ ИЗУЧЕНИЯ МИРА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

1897 г. Дж. Дж. Томсон открыл первую элементарную частицу —электрон е-.

1905 г.    А. Эйнштейн выдвинул гипотезу о квантах света — фотонах g.

1913 г.    Э. Резерфорд предсказал существование протона p.

1919 г.    Э. Резерфорд открыл протон.

1928 г. П. Дирак выдвинул гипотезу о существовании античастиц, например позитрона е+ (античастицы электрона).

1930 г.    В. Паули выдвинул гипотезу о существовании нейтрино n.

1932 г.    Дж. Чедвик открыл нейтрон n.

1932 г.     К. Андерсон открыл позитрон.

1935 г.    X. Юкава предсказал существование пионов (p-мезонов).

1938 г.     К. Андерсон и С. Неддермайер открыли мюон m*.

1947 г. С. Пауэлл, Дж. Оккиалини, Ч. Латтес и X. Мюирхед открыли заряженные пионы p±.

1949 г.    С. Пауэлл и другие открыли каоны K±.

1951 г.     Открыт первый L0-гиперон.

1955  г.    О. Чемберлен, Э. Сегре и другие открыли антипротон р~на первом большом ускорителе в Беркли (США).

1956 г.    Ф. Рейнес и К. Коуэн зарегистрировали реакции, вызванные антинейтрино v~.

1956 г.    Ли и Янг предсказали несохранение чётности в слабых взаимодействиях.

1957 г.    By экспериментально доказала несохранение чётности в слабых взаимодействиях.

1960 г.    В Объединённом институте ядерных исследований в Дубне

(СССР) открыты антигипероны S*.

1961  г.    Открыты векторные мезоны r, w.

1962  г.    Л. Ледерман, Дж. Стейнбергер и другие экспериментально доказали существование двух типов нейтрино — ne и nm.

1964 г. М. Гелл-Манн и Дж. Цвейг независимо друг от друга предложили кварковую модель адронов.

1964 г.    Открыт W-гиперон, предсказанный в 1962 г. М. Гелл-Манном.

1964 г. Дж. Кронин и В. Фитч экспериментально обнаружили несохранение СР-инвариантности в распадах нейтральных каонов.

1973  г.    Открыты нейтральные токи в пузырьковой камере «Гаргамелла» на ускорителе в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) в Швейцарии.

1974 г.    С. Тинг с группой коллег и Б. Рихтер независимо открыли J/y-частицы, состоящие из очарованных

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Физика
Тип:
Учебные пособия
Размер файла:
2 Mb
Скачали:
0