7.3. Законы сохранения в ядерных реакциях
При выполнении тестовых заданий студент должен знать: закон сохранения электрического, лептонного, барионного заряда, спинового момента импульса при превращениях элементарных частиц;
уметь: применять законы сохранения электрического, лептонного и барионного заряда при превращениях элементарных частиц.
Примеры выполнения тестовых заданий
Задание 1. Реакция
не
может идти из-за нарушения
закона сохранения ...
1) |
лептонного заряда |
2) |
электрического заряда |
3) |
импульса |
4) |
барионного заряда |
Выполнение задания. Проверим выполнение законов сохранения. Закон сохранения импульса относится к фундаментальным физическим законам, и выполнятся во всех типах взаимодействий. Для проверки остальных законов определим электрический, лептонный и барионный заряды всех частиц.
Нейтрон n
и протон p
являются барионами, электрон e-
и электронное нейтрино νe
– лептонами, а антинейтрино
–
антилептонами. Электрический заряд
нейтрона, электронного нейтрино и
антинейтрино
q
= 0, протона q
= +1, электрона q
= – 1. Барионам приписывается барионный
заряд В
= +1, антибарионам – барионный заряд В
= – 1, у всех остальных частиц В
= 0. Лептонам приписывается лептонный
заряд L
= +1, антилептонам – лептонный заряд L
= – 1, у всех остальных частиц L
= 0.
Запишем законы сохранения:
1. электрического
заряда q:
,
2. барионного заряда
B:
,
3.
лептонного заряда L:
.
Следовательно, лептонный заряд не сохраняется.
Ответ: 1) лептонного заряда
Задание 2. На рисунке показана фотография взаимодействия неизвестной частицы Х с протоном p в водородной пузырьковой камере. Если взаимодействие идет по схеме, то заряд q и спин S налетающей частицы равны ...
1) |
q > 0; S = 1/2 |
2) |
q > 0; S = 0 |
3) |
q < 0; S = 1/2 |
4) |
q < 0; S = 0 |
|
|
Выполнение
задания. Определим
электрический и барионный заряд протона
p
и образовавшихся в результате
взаимодействия частиц (гиперона
и
каона
)
и, записав законы их сохранения, найдем
заряд
и спин налетающей частицы Х.
Протон p
и гиперон
являются
барионами, а каон
–
мезоном. Электрический заряд протона
q
= +1, гиперона
и
каона
q
= 0. Барионный заряд протона p
и гиперона
В = +1, а каона
В = 0.
Закон сохранения
электрического заряда
выполняется, если заряд налетающей
частицы равен (– 1).
Закон сохранения
барионного заряда
выполняется,
если барионный заряд налетающей частицы
равен 0, т.е. эта частица не может относиться
к группе барионов. Она не может относиться
и к группе лептонов, так как нарушался
бы закон сохранения лептонного заряда.
Следовательно, эта частица относится
к мезонам, у которых спин равен 0.
Ответ: 4) q < 0; S = 0