33. Изотоптың инварианттық қасиеттері. 33. Изотоптық инварианттылық қасиеттері

Нейтрал пионның ашылуы ядролық физика үшін шешуші маныщзы болды, себебі ол ядролық куштердің зарядка тауелсіз мезондық теориясынын дұрыстығы дәлелдеді. Пи-мезон нуклондармен пәрменді әрекеттесетін болғандықтан, жеткілікті жоғаары энергиялы протондар ядролардан шашыраған кезде пиондар интенсивті түрде пайда болуы тиіс.электромагниттік өрістің кванттары болыптабылатын фотондардың зарядталған бөлшектердің шашырауы кезінде пайда болатын секілді, ядролық өзара әрекеттесулердің кванттары болып табылатын пиондар протондардың шашырауы кезінде пайда болуы керек.бірақ пиондардың массасы нолге тең болмайтындықтан, олардың пайда болуы протондардың белгілі бір мөлшердегі энергясынан – табалдырық энергиясыан басталуы тиіс. Пиондар өздерінің өмір сүру уақытыішінде бірнеше метрдей қашықтықты өтіп үлгереді. Міне осындай қашықтықтың өзі пиондар шоғын жасап және олардыңнуклондармен өзара әрекеттесуін зерттеп үлгеруге жеткілікті. Сондықтан 1951-1952 жж мұндай шоқтар лабораторияда протондық үдеткіштерде алыннған болатын. Осы жылдары Фермидың басшылығымен Пи-мезондардың нуклондарда шашырауын зертеу бойынша тамаша тәжірибелер жүргізді. Бұл зерттеулерің маңызды нәтижесі пәрменді әрекеттесудің , яғни нуклондар мен пиондардың өзара әрекеттесуінің изотоптық инварианттылығының дәлелденуі болды. Дәлірек айтсақ, егер нуклондардың изотоптық спинын ½ деп , ал пи-мезондардыкін 1 деп алсақ , онда пи-мезондар мен нуклондар арасындағы барлық әрекеттесу процестері кезінде изотоптық спиннің сақталатындығы дәлелденді. Изотоптық спиннің сақталу заңы дегеніміз ядролық күштердің заряқа тәуелсіздігі принципінің жалпы тұжырымдамасы болып табылады. Бұл заң тәжірибеде бақыланған Пи-мезондардың протондардан

π⁺+р→π⁺+р; π⁻+р→π⁻+р, π⁻+р→π⁰+n

шашырау процстерінің дифференциалдық қималарының арасындағы қатынастарды түсіндіруге мүмкіндік берді.

Пи-мезондардың протондардан шашырауының дифференциалдық қималарының арасындағы бұл қатынасты Ферми түсіндірді: оның ойынша энергияның зерттеліп отырған облысында Пи-мезондар нуклондармен толық изотоптық спині 3/2 болатын күйлерде аса пәрменді әрекеттеседі.

34. Пи-мезондардың ашылуы.

1947 ж С.Пауэл фотоэмульсияларда зарядталған бөлшектердің іздерін бақылап, оны Юкаваның мезондары деп тапты. Бұл бөлшектер пи-мезондар немесе пиондар деп аталып кетті. Зарядталған пиондардың заряталған бөлшектер болып табылатын ыдырау өнімдерін µ-мезондар немесе мюодар деп атады.

Пиондар тоқтаған кезде әркездеде энергиясы белгілі мәнге ие болатын мюондар пайда болғандықтан, π→µ өтуі кезінде тағы бір нейтрал бөлшек пайда болуы тиіс. Екінші жағынан бұл бөлшек затпен тіптен әрекеттеспейді, сондықтан оның фотон болуы мүмкін емес. Сөйтіп, физиктер массасы нолге тең болатын жаңа нейтрал элементар бөлшекпен бетпе бет кездесіп қалды. Өзіміз білетіндей мұндай бөлшектің болу мүмкіндігі жайлы Паули айтқан болатын және оны нейтрино деп атап кеткен.пи-мезонның ыдырау нәтижесінде пайда болатын бөлшекті осы нейтриномен теңгестіріп жатты. Сонымен, Юкаваның зарядталған мезоны табылып, ол мюон мен нейтриноға ыдырайтын болып шықты: π⁺⁻→µ⁺⁻+ . Осы ыдырауға қатысты пи-мезонның өмір сүру уақыты2*10-8с болып шықты. Зарядталған пиондардың нуклондармен өзара әрекеттесулерін зерттеулер пиондардың псевдоскалярлық бөлшектер екендігі, яғни олардың спиндері нолге тең және кеңістіктік жұптылығы теріс екендігі тағайындалды.1950 ж берклидегі үдеткіште және ғарыш сәулелерін зерттеу кезінде бір мезгілде нейтрал π⁰-мезонның бар екендігі белгілі болды. Содан кейін π⁰-мезонның орнықсыздыы тағайындалды, ол 2*10-16с аралықта екі фотонға ыдырайды екен(π⁰→2γ)

35.Пи- мезонның қасиеттері-мезондар, пиондар — екі зарядталған (p+, p—) және бір бейтарап (pо) мезондардан тұратын үш тұрақсыз элементар бөлшектер тобы. Пи-Мезондар өзара күшті әсерлесуге қатысатын элементар бөлшектердің (адрондар) ішіндегі ең жеңілі. Массалары протон массасынан 7 есе жеңіл, электрон массасынан 270 есе ауыр. Спині (J) нольге тең,Пи-Мезондар, Бозе-Эйнштейн статистикасына бағынады. Зарядталған Пи-Мезондардың эл. заряды (Q) электрон зарядына тең, изотоптық спині 273 mе. Пи-Мезондар өзара әсерлесудің барлық түріне қатысады. Әлсіз өзара әсерлесу, мысалы, олардың орнықсыздығының негізгі себепкері. Пи-Мезондарды ядролық күштердің тасымалдаушысы дегенді 1935 жылы жапон физигі Х.0,0074) МэВ/с2(134,9645-фотонға ыдырайды, ал оның массасы: mpо10–16 с уақыт ішінде көбіне екі 0,10)=(0,84140 МэВ/с2=264 mе. pо-мезон өзінің антибөлшегімен бірдей, ол өзі өмір сүретін 10–8с, mp0,0024)=(2,6024) мен массалары бірдей: (І) (+1, 0, –1), ішкі жұптылығы (Р) –1-ге, бариондық заряды (В) мен ғажаптылығы (S) 0-ге тең. p+-мезон мен p—-мезон біріне бірі антибөлшек болғандықтан олардың өмір сүру уақыты (Юкава (1907 — 81) болжап айтқан. Ядролық күштердің қысқа қашықтыққа әсер етуін және өте үлкен болу себебін Юкава осы бөлшектер арқылы түсіндірді. Зарядталған Пи-Мезондар 1947 жылы ғарыш сәулелерінің құрамынан табылды, ал 1948 жылы лаб. жағдайда алынды. pо тәжірибе жүзінде 1950 жылы алынды. Пи-Мезондардың элементар бөлшектермен және атом ядроларымен әсерлесуін зерттеудің элементар бөлшектер мен ядролардың құрылымын анықтауда маңызы зор. Әзірге Пи-Мезондардың өрістері мен басқа өрістердің өзара әсерлесуін сипаттайтын жүйелі теория жасалған жоқ.

36. Гамма нұрланудың заттан өтуі. Гамма-сәулесі – қысқа толқынды электромагниттік сәуле, толқын ұзындықтары λ< 10^-10 м, негізінде, бөлшектер ағыны (γ-кванттар немесе фотондар), электр және магнит өрістерінде ауытқымайды және иондаушы қабілеттілігі нашарлау, бірақ өткіш қабілеттілігі өте жоғары (қалыңдығы 5 см қорғасыннан өтіп кетеді). сәулесі аталық ядро емес, балалық ядро шығарады. Балалық ядро түзілген кезде ол қозған күйінен (қозған атомның өмір сүру уақыты ) негізгі күйге сәулесін шығарып көшеді сәулесінің өтімділік қабілеті жоғары. Сондықтан ол гамма-дефектоскопияда қолданылады. Ол гамма сәуленің әр түрлі орталарда бірдей қашықтыққа таралғанда түрліше жұтылуына негізделген.

сәуленің (сондай-ақ басқа да иондаушы сәулелердің) затқа әсер иондаушы сәуленің дозасымен сипатталады. Оның мынадай түрлері бар: жұтылған сәуле дозасы-сәуле энергиясының сәулеленген заттың массасына қатынасына тең физикалық шама.Жұтылған сәуле дозасының энергиясы – грей (Гр): 1Гр = 1 Дж1кг.Сәуленің экспозициялық дозасы. Оның өлшем бірлігі рентген (Р): Кл/кг. ауаны сәулелендіргенде босаған электрондар туғызған бір таңбалы барлық иондардың электрлік зарядтардың қосымдысының осы ауаның массасына қатынасы.