Закон сохранения момента количества движения

В ядерных реакциях сохраняется полный момент количества движения замкнутой системы . Закон сохранения момента количества движения - аддитивный закон. Для реакции a + A b + B можно записать

i  = f,

(cl.22)

где _i , _f - полные моменты количества движения в начальном и конечном состояниях,

i  = A + a + a   и  f  = B + b + b,

(cl.23)

где _A, _a,  _B, _b - спины частиц (ядер) a, A, b, B, _a - орбитальный момент частицы a относительно A, _b - орбитальный момент частицы b относительно B. Орбитальные моменты могут принимать только целочисленные значения. Для l = 0 волновая функция, описывающая относительное движение частиц, сферически-симметричная, для l 0 это функция зависящая от cos^l ( - угол рассеяния). Для квантовомеханического вектора одновременно могут быть определены квадрат его модуля | |² = J(J + 1) и проекция на произвольную ось J_z. Проекция J_z может принимать различные значения в диапазоне от J до -J. Сумма двух квантовых векторов ₁ + ₂ может принимать значения |J₁ - J₂|, | J₁ - J₂ + 1|, ..., J₁ + J₂ - 1, J₁ + J₂.

Закон сохранения пространственной четности

    В сильных и электромагнитных взаимодействиях пространственная четность P сохраняется. В слабых взаимодействиях пространственная четность не сохраняется. Закон сохранения четности - мультипликативный закон. Для ядерной реакции a + A b + B можно записать

,

(cl.24)

где P_a, P_A, P_b, P_B - внутренние четности частиц (ядер) a, A, b, B , l_a, l_b - относительные орбитальные моменты. Электрические фотоны имеют четность (-1)^j, магнитные - (-1)^j+1, где j - мультипольность фотона. (см. примеры на применение законов сохранения момента количества движения и четности)

Закон сохранения изотопического спина

    Если процесс происходит в результате сильного взаимодействия, то суммарный изоспин и его проекция I_z сохраняются. В электромагнитных процессах сохраняется только проекция изоспина. В слабых взаимодействиях изоспин и его проекция не сохраняются. Для электромагнитных дипольных переходов выполняется правило отбора I = 0, 1. Закон сохранения изотопического спина - аддитивный закон. Для реакции a + A b + B, идущей через сильное взаимодействие

a + A = b + B,

(cl.25)

где _a, _A, _b, _B - изотопические спины частиц (ядер) a, A, b, B во входном и выходном каналах. Ядро в различных энергетических состояниях может иметь различные значения изоспина от I_min = (N-Z)/2 до I_max = A/2). Проекция изоспина для ядра I_z равна сумме прекций изоспинов всех нуклонов:

Iz = (Z - N)/2.

(cl.26)

Численная величина изоспина основного состояния ядра равна модулю его проекции I_z

I = |Iz| = |(Z - N)/2|.

89. Элементарные частицы. Их характеристики

Группа Название частицы Символ Масса (в электронных массах) Электрический заряд Спин Время жизни (с) Частица Античастица Фотоны Фотон γ 0 0 1 Стабилен Лептоны Нейтрино электронное νe 0 0 1 / 2 Стабильно Нейтрино мюонное νμ 0 0 1 / 2 Стабильно Электрон e– e+ 1 –1      1 1 / 2 Стабилен Мю-мезон μ– μ+ 206,8 –1      1 1 / 2 2,2∙10–6 Адроны Мезоны Пи-мезоны π0 264,1 0 0 0,87∙10–16 π+ π– 273,1 1      –1 0 2,6∙10–8 К-мезоны K + K – 966,4 1      –1 0 1,24∙10–8 K 0 974,1 0 0 ≈ 10–10–10–8 Эта-нуль-мезон η0 1074 0 0 ≈ 10–18 Барионы Протон p 1836,1 1      –1 1 / 2 Стабилен Нейтрон n 1838,6 0 1 / 2 898 Лямбда-гиперон Λ0 2183,1 0 1 / 2 2,63∙10–10 Сигма-гипероны Σ + 2327,6 1      –1 1 / 2 0,8∙10–10 Σ 0 2333,6 0 1 / 2 7,4∙10–20 Σ – 2343,1 –1      1 1 / 2 1,48∙10–10 Кси-гипероны Ξ 0 2572,8 0 1 / 2 2,9∙10–10 Ξ – 2585,6 –1      1 1 / 2 1,64∙10–10 Омега-минус-гиперон Ω– 3273 –1      1 1 / 2 0,82∙10–11

Элементарные частицы объединяются в три группы: фотоны, лептоны и адроны.

К группе фотонов относится единственная частица – фотон, которая является носителем электромагнитного взаимодействия.

Следующая группа состоит из легких частиц – лептонов. В эту группу входят два сорта нейтрино (электронное и мюонное), электрон и μ-мезон. К лептонам относятся еще ряд частиц, не указанных в таблице. Все лептоны имеют спин

Третью большую группу составляют тяжелые частицы, называемые адронами. Эта группа делится на две части. Более легкие частицы составляют подгруппу мезонов. Наиболее легкие из них – положительно и отрицательно заряженные, а также нейтральные π-мезоны с массами порядка 250 электронных масс (табл. 6.9.1). Пионы являются квантами ядерного поля, подобно тому, как фотоны являются квантами электромагнитного поля. В эту подгруппу входят также четыре K-мезона и один η⁰-мезон. Все мезоны имеют спин, равный нулю.

Вторая подгруппа – барионы – включает более тяжелые частицы. Она является наиболее обширной. Самыми легкими из барионов являются нуклоны – протоны и нейтроны. За ними следуют так называемые гипероны. Замыкает таблицу омега-минус-гиперон, открытый в 1964 г. Это тяжелая частица с массой в 3273 электронных масс. Все барионы имеют спин