Элементарная частица со знаком

Элементарные частицы

элементарная частица со знаком

элементарная частица — ответ на кроссворд / сканворд, слово из 6 (шести) букв. В понятии "Элементарные частицы" в совр. физике находит выражение идея о .. (знак "тильда" над символом частицы здесь и в дальнейшем. Элемента́рная части́ца — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в .. Условия использования. Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак некоммерческой организации Wikimedia Foundation, Inc. Политика.

Прогностические возможности Периодической системы элементарных частиц на примере прогнозирования результатов экспериментов на Большом адронном коллайдере В. Тюняев, президент Академии фундаментальных наук, Справедливо и обратное превращение. Отсюда следует, что элементарные частицы как минимальные объекты микромира должны подчиняться троичной логике — при этом необходимо определить перечень физических параметров, которые являются базовыми для этого вида материи.

Согласно определению, непосредственно к элементарным частицам относятся частицы, не имеющие внутренней структуры, — это частицы класса лептонов и фотон. Это определение и ограничивает область нашего моделирования. Анализируя параметры этого класса частиц, несложно придти к выводу, что базовыми для них являются всего три физические величины: Другие величины являются производными указанных трёх. В итоге наша модель принимает вид трёхмерной физической сферы единичного радиуса, осями которой являются: Эта модель может быть выполнена и в виде единичного куба, в котором назначение осей то же.

На кубической модели проще воспринимаются элементарные частицы, а на сферической — некоторые частные случаи моделирования [4].

Классы взаимодействий Все элементарные частицы - объекты исключительно малых масс и размеров. Определённые из опыта размеры протона, нейтрона, p- и К-мезонов по порядку величины равны см см. У электрона и мюона определить размеры не удалось, известно лишь, что они меньше см. Это и приводит к тому, что квантовые закономерности являются определяющими в поведении элементарных частиц. В этом отношении они полностью аналогичны фотонам.

Элементарные частицы - это специфич. Все процессы с Э. Только на этой основе можно понять, напр. Но и процессы упругого рассеяния частиц, напр. Распад нестабильных элементарных частиц на более лёгкие частицы, сопровождаемый выделением энергии, отвечает той же закономерности и является процессом, в к-ром продукты распада рождаются в момент самого распада и до этого момента не существуют.

В этом отношении распад элементарных частиц подобен распаду возбуждённого атома на осн. Примерами распадов элементарных частиц могут служить знак "тильда" над символом частицы здесь и в дальнейшем соответствует античастице. В соответствии с этим порождающие их взаимодействия элементарных частиц можно феноменологически разделить на неск. Сильное взаимодействие выделяется как взаимодействие, к-рое ответственно за процессы с элементарными частицами, протекающие с наибольшей интенсивностью по сравнению с др.

Оно приводит к самой сильной связи элементарных частиц. Именно сильное взаимодействие обусловливает связь протонов и нейтронов в ядрах атомов и обеспечивает исключит. Процессы, обусловленные им, менее интенсивны, чем процессы сильного взаимодействия, а порождаемая им связь элементарных частиц заметно слабее.

Слабое взаимодействие, как показывает само название, слабо влияет на поведение элементарных частиц или вызывает очень медленно протекающие процессы изменения их состояния. Иллюстрацией этого утверждения может служить, напр. Слабое взаимодействие ответственно за сравнительно медленные распады. Как правило, времена жизни этих частиц лежат в диапазоне с, тогда как типичные времена переходов для сильного взаимодействия элементарных частиц составляют.

В дальнейшем за исключением раздела 7 они обсуждаться не. Кроме того, интенсивности разл. Всё это приводит к тому, что относит.

Выдвинуто также привлекательное предположение о возможном выравнивании констант всех трёх видов взаимодействий, включая сильное, при сверхвысоких энергиях, больших ГэВ модель.

В зависимости от участия в тех или иных видах взаимодействий все изученные Э. Адроны характеризуются прежде всего тем, что они участвуют в сильном взаимодействии, наряду с эл--магнитным и слабым, тогда как лептоны участвуют только в эл--магнитном и слабом взаимодействиях. Наличие общего для той и другой группы гравитац. Массы адронов по порядку величины близки к массе протона триногда превышая её в неск.

элементарная частица со знаком

Массы лептонов, известных добыли невелики 0,1 mp - отсюда их название. Однако более поздние данные свидетельствуют о существовании тяжёлых т-лептонов с массой ок. Адроны-самая обширная группа из известных Э.

В неё входят все барионы и мезоны, а также. Как уже указывалось, эти частицы имеют сложное строение и на самом деле не могут рассматриваться как элементарные. Лептоны представлены тремя заряженными е, m, т и тремя нейтральными частицами ve, vm, vт. Элементарность частиц из этих двух последних групп пока не подвергается серьёзному сомнению. Характеристики элементарных частиц Каждая элементарная частица, наряду со спецификой присущих ей взаимодействий, описывается набором дискретных значений определ.

В ряде случаев эти дискретные значения выражаются через целые или дробные числа и нек-рый общий множитель- единицу измерения; об этих числах говорят как о квантовых числах Э. Общие характеристики всех элементарных частиц - масса твремя жизни тспин J и электрич. В зависимости от времени жизни т Э. Стабильными, в пределах точности совр. К квазистабильным относят частицы, распадающиеся за счёт эл--магн.

Их времена жизни лежат в интервале от с для свободного нейтрона до с для S0-гиперона. Их характерные времена жизни. Спин элементарной частицы J является целым или полуцелым кратным величине. Существуют частицы и с большим спином.

Частицы полуцелого спина подчиняются Ферми - Дирака статистике отсюда назв. Частицы целого спина подчиняются Базе - Эйнштейна статистике отсюда назв. Истинно нейтральные частицы помещены посередине между частицами и античастицами. Члены одного изотопического мультиплета расположены на одной строке в тех случаях, когда известны характеристики каждого члена мультиплета,- с небольшим смещением по вертикали. Изменение знака чётности P у антибарионов не указано, равно как и изменение знаков S, С, b y всех античастиц.

Для лептонов и промежуточных бозонов внутренняя чётность не является точным сохраняющимся квантовым числом и потому не обозначена. Цифры в скобках в конце приводимых физических величин обозначают существующую ошибку в значении этих величин, относящуюся к последним из приведённых цифр. Помимо указанных величин, Э.

В свою очередь. Число частиц, входящих в наблюдаемые супер-мультиплеты, равно 8 и С точки зрения симметрии возникновение супермультиплетов истолковывается как проявление существования у сильного взаимодействия группы симметрии более широкой, чем группа SU 2а именно унитарной группы SU 3 - группы преобразований в трёхмерном комплексном пространстве [Гелл-Ман, Ю.

Neeman]; см. Соответствующая симметрия получила назв. Группа SU 3 имеет, в частности, неприводимые представления с числом компонент 8 и 10, к-рые можно сопоставить наблюдаемым супермультиплетам: Примерами супермультиплетов могут служить следующие группы частиц с одинаковыми значениями JP. Унитарная симметрия менее точная, чем изотопич.

В соответствии с этим различие в массах частиц, входящих в октеты и декуплеты, довольно значительно. По этой же причине разбиение адронов на супермульти-плеты сравнительно просто осуществляется для Э. При больших массах, когда имеется много разл. Обнаружение среди адронов выделенных супермульти-плетов фиксированных размерностей, отвечающих опре-дел.

Zweig и независимо Гелл-Маном в см. Идея кварков была подсказана матем. Необходимо только допустить существование особых частиц, связанных с этими компонентами, что и было сделано Цвейгом и Гелл-Маном для частного случая группы SU 3.

Эти частицы были названы кварками. Конкретный кварковый состав мезонов и барионов был выведен из того факта, что мезоны, как правило, входят в супермультиплеты с числом частиц, равным 8, а бари-оны-8 и Эта закономерность легко воспроизводится, если предположить, что мезоны составлены из кварка и антикварка, символически: B силу свойств группы SU 3 9 мезонов разбиваются на супермультиплеты из 1 и 8 частиц, а 27 барионов-на супермультиплеты, содержащие 1, 10 и дважды по 8 частиц, что и объясняет наблюдаемую выделенность октетов и декуплетов.

Вся совокупность известных к тому моменту фактов прекрасно согласовывалась с этим предложением. Последующее обнаружение пси-частиц, а затем ипсилон-частиц, очарованных и прелестных адронов показало, что для объяснения их свойств трёх кварков недостаточно и необходимо допустить существование ещё двух типов кварков c и b, несущих новые квантовые числа: Это обстоятельство не поколебало, однако, основные положения кварковой модели.

Был сохранён, в частности, центр. Более того, именно на основе предположения о кварковом строении пси- и ипсилон-частиц удалось дать физ. Исторически открытие пси- и ипсилон-частиц, равно как и новых типов очарованных и прелестных адронов, явилось важным этапом в утверждении представлений о кварковом строении всех сильновзаимодействующих частиц.

Указанная выше кварковая структура адронов и матем. Обращают на себя внимание необычные дробные значения электрич. Индекс a принимает значения 1, 2, 3. Боголюбов с сотрудниками,Й. Khan, И. Квантовые числа каждого типа кварка не меняются при изменении цвета, поэтому табл. Как было показано позднее, величины qa для каждого i при изменении a с точки зрения их трансформац. Цветовая симметрия SU 3 ]. Необходимость введения цвета вытекает из требования антисимметрии волновой ф-ции системы кварков, образующих барионы.

Между тем имеются барионы, составленные из трёх одинаковых кварков с одинаковой ориентацией спинов: С учётом цвета требуемая антисимметрия легко восстанавливается. Уточнённые ф-ли структурного состава мезонов и барионов выглядят при этом следующим образом: Важно отметить, что ни мезоны, ни барионы не несут цветовых индексов лишены цвета и являются, как иногда говорят, "белыми" частицами. Это связано с тем, что кварки в свободном состоянии, несмотря на многочисленные тщательные их поиски, не наблюдались.

В этом, кстати, проявляется ещё одна особенность кварков как частиц совершенно новой, необычной природы. Поэтому прямых данных о массах кварков. Имеются лишь косвенные оценки величин масс кварков, к-рые могут быть извлечены из их разл. Для массы t-кварка дана предварительная эксперим. Всё многообразие адронов возникает за счёт разл.

Обычным адронам соответствуют связанные состояния, построенные только из и- и d-кварков [для мезонов с возможным участием комбинаций s. В состав бариона может входить два и три s-кварка соответственно с- и b-кварка. Допустимы также сочетания разл. Очевидно, что чем больше s- с- или b-кварков содержит адрон, тем он массивнее. Если сравнивать основные не возбуждённые состояния адронов, именно такая картина и наблюдается табл. С учётом того, что внутр.

Именно эти значения наблюдаются у адронов, имеющих наименьшую массу при заданных значениях I и S, С, b. В качестве иллюстрации в табл.

Более детальное динамическое рассмотрение позволяет также сделать ряд полезных заключений относительно взаимосвязи масс внутри разл. Правильно передавая специфику адронов с наименьшими массами и спинами, кварковая модель естеств. Многочисленность адронов есть отражение их сложного строения и возможности существования разл.

Все возбуждённые состояния кварковых систем неустойчивы относительно быстрых переходов за счёт сильного взаимодействия в нижележащие состояния. Они-то и образуют осн. Небольшую долю резонансов составляют также кварковые системы с параллельной ориентацией спинов за исключением W. Кварковые конфигурации с антипараллельной ориентацией спинов, относящиеся к осн. Возбуждения кварковых систем происходят как за счёт изменения вращат.

В первом случае рост массы системы сопровождается изменением суммарного спина J и чётности P системы, во втором случае увеличение массы происходит без изменения JP.

элементарные частицы

При формулировке кварковой модели кварки рассматривались как гипотетич. В последующие годы были проведены эксперименты, к-рые позволяют говорить о кварках как о реальных материальных образованиях внутри адронов. Первыми были эксперименты по рассеянию электронов на нуклонах на очень большие углы. Эти экспериментынапоминающие классич. Сравнение данных этих экспериментов с аналогичными данными по рассеянию нейтрино на нуклонах позволили сделать заключение о ср.

Изучение процесса рождения адронов при аннигиляции электрона и позитрона, к-рый предположительно идёт через следующие стадии: Струя адронная ,генетически связанных с каждым из образующихся кварков, и позволило определить спин кварков.

Общее число рождённых в этом процессе адронов свидетельствует также о том, что в промежуточном состоянии каждый тип кварка представлен тремя разновидностями. Кварки фактически приобрели статус новых Э. Число известных видов кварков невелико. Бесструктурность кварков, конечно, может отражать лишь достигнутый уровень исследования этих материальных образований.

От всех других Э. Эта особенность кварков, скорее всего, связана со спецификой их взаимодействия, порождаемого обменом особыми частицами - глюонамиприводящего к тому, что силы притяжения между ними не ослабляются с расстоянием. Как следствие, для отделения кварков друг от друга требуется бесконечная энергия, что, очевидно, невозможно теория.

Реально при попытке отделить кварки друг от друга происходит образование дополнит. Невозможность наблюдения кварков в свободном состоянии делает их совершенно новым типом структурных единиц вещества. Всё сказанное подводит к выводу, что кварки, наряду с лептонами и калибровочными бозонами, также не имеющими наблюдаемых признаков структуры, образуют группу Э.

Элементарные частицы и квантовая теория поля. Стандартная модель взаимодействий Для описания свойств и взаимодействий Э. Каждый такой квант и есть Э.

Трансформационные свойства по отношению к преобразованиям группы Лоренца задают спин частиц: Это дополнительная их характеристика, происхождение к-рой не понято до конца. Для описания процессов, происходящих с Э. В лагранжианепостроенном из полей, участвующих во взаимодействии частиц, заключены все сведения о свойствах частиц и динамике их поведения. Лагранжиан включает в себя два гл.

элементарная частица со знаком

Знание точной формы позволяет в принципе, используя аппарат матрицы рассеяния S-матрицырассчитывать вероятности переходов от исходной совокупности частиц к заданной конечной совокупности частиц, происходящих под влиянием существующего между ними взаимодействия. Отталкиваясь от известного положения о том, что всякий наблюдаемый экспериментально закон сохранения связан с инвариантностью описывающего систему лагранжиана относительно преобразований нек-рой группы симметрии Нётер теорема ,Янг и Миллс потребовали, чтобы эта инвариантность выполнялась локально.

Оказалось, что выполнение этого требования, физически связанного с тем, что взаимодействие не может мгновенно передаваться от точки к точке, возможно только при введении в структуру лагранжиана спец. Причём структуры свободного лагранжиана и оказались в указанном подходе тесно связанными: В силу сказанного в видоизменённом лагранжиане автоматически возникают члены строго определ.

При этом калибровочные поля осуществляют роль переносчиков взаимодействия между исходными полями. Конечно, поскольку в лагранжиане появились новые калибровочные поля, свободный лагранжиан должен быть дополнен членом, связанным с ними, и подвергнуться процедуре видоизменений, описанной выше. При точном соблюдении калибровочной инвариантности калибровочные поля отвечают бозонам с нулевой массой.

При нарушении симметрии масса бозонов отлична от нуля. В таком подходе задача построения лагранжиана, отражающего динамику взаимодействующих полей, по существу сводится к правильному отбору системы полей, составляющих первоначальный свободный лагранжиан и фиксации его формы. Последняя, впрочем, при заданных трансформационных свойствах относительно группы Лоренца однозначно определяется требованием релятивистской инвариантности и очевидным требованием вхождения только структур, квадратичных по полям.

Такой выбор позволяет, опираясь на принцип локальной калибровочной инвариантности, построить весьма успешную схему описания сильного и эл--слабого взаимодействий Э. Модель исходит прежде всего из допущения, что для сильного взаимодействия имеет место точная симметрия SUc 3отвечающая преобразованиям в "цветовом" трёхмерном пространстве.

Физика 21 века: - Строение элементарных частиц

При этом предполагается, что кварки преобразуются по фундам. Выполнение требования локальной калибровочной инвариантности для кваркового лагранжиана приводит к появлению в структуре теории восьми безмассовых калибровочных бозонов, названных глюонами, взаимодействующих с кварками и между собой строго определ.

Разработанная на этой основе схема описания сильного взаимодействия получила назв. Правильность её предсказаний подтверждена многочисл. Имеются также серьёзные основания полагать, что аппарат квантовой хромодинамики содержит в себе объяснение явления конфайнмента. При построении теории эл--слабого взаимодействия было использовано то обстоятельство, что существование пар лептонов с одинаковым лептонным числом Le, Lv, Ltно с разным электрич.

Аналогичная трактовка возможна в отношении пар кварков, участвующих в слабом взаимодействии. Отметим, что рассмотрение в рамках этой схемы слабого взаимодействия с участием кварка b снеобходимостью ведёт к заключению о существовании у него изотопического партнёра кварка t, составляющего пару t, b.

Выделение слабым взаимодействием определ. При этом левым и правым фермионам следует приписывать разные значения гиперзаряда Yсл, а правые фермионы нужно рассматривать как изотопические скаляры. Если отвлечься от нарушения этой симметрии и воспользоваться строгим условием локальной калибровочной инвариантности, то возникнет теория эл--слабого взаимодействия кварков и лептонов, в к-рой фигурируют четыре безмассовых бозона два заряженных и два нейтральных и две константы взаимодействия, соответствующие группам SUсл 2 и Uсл 1.

В этой теории члены лагранжиана, отвечающие взаимодействию с заряж. Отсюда следует лишь то, что в ре-алистич. Это находится в соответствии и с фактом нарушенности симметрии SUсл 2 Uсл 1. Однако прямое введение конечных масс промежуточных бозонов в построенный описанным выше образом лагранжиан невозможно. Учесть непротиворечивым образом нарушение симметрии и добиться появления в теории конечных масс промежуточных бозонов удалось с помощью важного предположения о существовании в природе особых скалярных полей F Хиггса полейвзаимодействующих с фермионными и калибровочными полями и обладающих специфическим самовзаимодействием, ведущим к явлению спонтанного нарушения симметрии [П.

Введение в лагранжиан теории в простейшем варианте одного дублета по группе слабого изоспина полей Хиггса приводит к тому, что вся система полей переходит к новому, более низкому по энергии вакуумному состоянию, отвечающему нарушенной симметрии. Нарушение симметрии и появление в теории конечного F0 приводит за счёт Хиггса механизма к неисчезающей массе заряж. В результате смешивания возникают безмассовое эл--магн. Параметр угол смешивания Вайн-берга угол нейтральных бозонов в этой схеме задаётся отношением констант взаимодействия групп Uсл l и SUсл 2:

элементарная частица со знаком