- •Лептоны
- •3 Семейства (поколения).
- •Электромагнитные взаимодействия заряженных частиц
- •Простейшие задачи и оценки.
- •Способ классификации э/м взаимодействий
- •3. Среда наполнена атомами, атомные оболочки заполнены электронами (z – электронов на атом).
- •Почему релятивизм не проявился в коэффициенте перед логарифмом в формуле?
- •Зависимость ионизационных потерь от параметров частицы
- •Задача:
- •Энрико Ферми (1901 - 1954)
- •Домашнее задание.
- •Правило Брэгга
Взаимодействие частиц и излучений с веществом
ЧТО ВЗАИМОДЕЙСТВУЕТ?
-
тяжелые заряженные частицы (m, π, p, d, a и т.д.);
-
электроны и позитроны (e-, e+);
-
g-квантов;
-
нейтральных частиц (n, n).
Частицы стандартной модели : кварки, лептоны, калибровочные бозоны
КВАРКИ
Тип кварка. |
Масса токового кварка. Мэв/с2 |
Масса кварка в составе адрона. Мэв/с2 |
u |
1 - 5 |
330 |
d |
3 - 7 |
330 |
s |
95+25 |
510 |
c |
1250+100 |
1800 |
b |
4100-4900 |
5000 |
t |
174000+3000 |
180000 |
1 поколение (u,d) |
2 поколение (c,s) |
3 поколение (t,b) |
|
|
|
Кварки (u,c,t) имеют электрический заряд Q = +2/3e , (d,s,b) имеют электрический заряд Q = -1/3e , где е – абсолютная величина заряда электрона.
Лептоны
Тип лептона. |
Масса лептона Мэв/с2 |
е |
0.51 |
μ |
105.6 |
τ |
1777 |
e |
< 5∙10-6 |
νμ |
< 0.17 |
ντ |
< 24 |
3 Семейства (поколения).
-
1 поколение ,e
2 поколение ,
3 поколение ,
Кварковая структура адронов. Барионы (B = 1, L = 0)
Мезоны (B = 0, L = 0)
Адроны состоят из кварков . Они участвуют во всех видах взаимодействий. Адроны подразделяются на барионы, имеющие барионный заряд B = 1, и мезоны, для которых B = 0. Барионы состоят из трех кварков. Мезоны - из кварка и антикварка. Барионы являются фермионами (имеют полуцелый спин), мезоны являются бозонами (имеют нулевой или целочисленный спин). Адроны также характеризуются квантовыми числами s (странность), c (очарование), b (красота), t (истина), изоспином I и его третьей проекцией I3. Мезоны и барионы можно образовать из кварков различных типов, составляя их различные комбинации. Например
+(u), -(d), (s), p(uud), ++(uuu), () и т.д.
При этом одному и тому же кварковому составу могут соответствовать различные состояния, отличающиеся ориентациями спинов и изоспинов кварков. Например
uud |
p |
JP(I) = 1/2+(1/2) |
uud |
+ |
JP(I) = 3/2+(3/2) |
uud |
N+(1520) |
JP(I) = 3/2-(1/2) |
Фундаментальные взаимодействия
Взаимо- действие |
На какие частицы действует |
Калибровоч- ные бозоны |
Радиус действия |
Константа взаимодействия |
Характерное время жизни, с |
Характерное сечение, мб |
Сильное |
Все цветные частицы |
8 глюонов, спин J = 1, безмассовые |
1Фм = 1/mπ |
1 |
10-23 Δ → Nπ |
10 πp → πp |
Электро- магнитное |
Все электрически заряженные частицы |
Фотон, спин J = 1, безмассовый. |
∞ |
(1/137)1/2 |
10-20 -10-16 π0 → 2 0 → |
10-3 p → pπ0 |
Слабое |
Кварки, лептоны, электрослабые калибровочные бозоны |
W+,W-, Z, спин J = 1, m(W±) = 80Гэв, m(Z) =91Гэв. |
10-2Фм = 1/mW |
10-6 |
>10-12 - → n- π- → μ-μ |
10-14 p → p νp → μ-pπ+ |
Гравитаци- онное |
Все массивные частицы |
Гравитон, спин J = 2, безмассовый |
∞ |
10-38 |
– |
– |
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
Взаимодействие тяжелых заряженных частиц со средой
Взаимодействие легких заряженных частиц со средой
Взаимодействие гамма-квантов со средой
Электронно-фотонные каскады
Взаимодействие нейтронов с веществом (упругое и неупругое рассеяние, захват нейтрона с последующим излучением фотонов /радиационный захват/, захват с испусканием заряженных частиц, деление ядер)
Процесс прохождения частицы через вещество рассматривается также с точки зрения параметра ЛПЭ – линейные потери энергии.