Кислицын А.А. Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц
54.(0). Элементарные частицы и их свойства. Законы сохранения в физике элементарных частиц.
Классификация элементарных частиц по времени жизни
Стабильные частицы:
, |
e , |
p, e , |
, |
|
e , p, e , ,
Характерное время в физике элементарных частиц:
элем |
|
10 15 м |
3 10 24 |
с |
||
3 |
108 |
м / с |
||||
|
|
|
||||
Квазистабильные частицы:
элем
"Резонансы":
элем
Пример:
p n 0 n
Инвариантная масса двух пи-мезонов:
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
2 |
c2 |
|
m |
|
|
E |
E |
2 |
p |
p |
2 |
|
|
|
|
|||||||||
12 |
|
c2 |
1 |
|
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как измеряют массы стабильных и квазистабильных элементарных частиц
В трековом регистраторе, помещенном в магнитное
поле B, заряженные частицы движутся по криволи-
нейным траекториям: mV 2 |
qVB |
|
mV p qBR |
|
|
R |
|||
|
|
|
|
|
По радиусу кривизны определяют импульс частицы
p, по длине трека - время жизни и полную энергию
частицы E, и далее по формуле m 1 |
E2 p2c2 |
|
0 |
c2 |
|
вычисляют инвариантную массу (массу покоя).
Как измеряют характеристики резонансов
Если пионы образуются в результате распада ро-ме- зона, то их инвариантная масса, определяемая 
формулой (3), должна быть равна массе этого ро- мезона, во всех экспериментах.
Если пионы образуются независимо друг от друга, то в экспериментах получится "размазанная" кривая объема фазового пространства. 
Экспериментальный спектр инвариантных масс пар пи-мезонов, образующихся в реакции
p p p 0
На фоне фазовой кривой четко выделяется резонан- сная линия с максимумом mρ = 780 Мэв и полуши-
риной Г ≈ 150 Мэв, что по формуле (1) соответст-
вует времени жизни ро-мезона τ ≈ 8·10-24 секунд
График (гистограмма) на
предыдущем слайде бы-
ла построена еще в 70-е годы прошлого века в ре-
зультате обработки под
микроскопом нескольких сотен фотографий, полу-
ченных в водородной пу-
зырьковой камере.
Внастоящее время в экс-
периментах используют искровые камеры и счет-
чики, позволяющие при-
менить компьютерную обработку.
Ускоренные в БАКе, части- цы сталкиваются, рождая множество вторичных ча- 
стиц - продуктов реакции. 
Среди них удалось обна- ружить и бозон Хиггса; для этого компьютерам пришлось обработать триллионы байт записей экспериментов.
Законы сохранения в физике элементарных частиц
Строго выполняющиеся законы:
Закон сохранения энергии.
Закон сохранения импульса.
Закон сохранения момента импульса.
Закон сохранения электрического заряда Q.
Закон сохранения барионного заряда B.
Законы сохранения трех лептонных зарядов 
(электронного Le, мюонного L и таонного L ). 
Нестрого сохраняющиеся заряды:
(сохраняются в сильных взаимодействиях и не сохраняются в слабых взаимодействиях): strangeness S, charm C, beauty b, truth t.