Адронная физика / АФ_Лекция1
.pdf
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Кафедра «Физика Элементарных частиц»
Адронная Физика
к.ф.-м.н. Б.А.Чернышев
Лекция 1
Введение
Борис Андреевич Чернышев, к. ф.-м. н.
Доцент кафедры № 40 «Физика элементарных частиц» (ИЯФиТ)
Область научных интересов «Физика экзотических ядерных систем»
Э-428
chernyshev@mephi.ru
+7 916 662-57-56
Аннотация Курс представляет собой введение в физику сильных взаимодействий. Основное внимание уделено описанию свойств легких адронов и рассмотрению наиболее важных примеров законов сохранения и инвариантности в физике элементарных частиц.
Учебная задача Основная цель курса заключается в том, чтобы обеспечить необходимую общую подготовку студентов, желающих специализироваться в области физики элементарных частиц.
Структура курса |
Лекции - 30 часов; |
Практические занятия 15 часов.
Формы контроля Промежуточный - контрольные работы
Итоговый – экзамен.
2 часа лекции + 1 часа семинар
Несколько контрольных работ
ЭКЗАМЕН
Материалы
•Лекции
•Д. Перкинс «Введение в физику высоких энергий», 1991
•Сайт физфака МГУ nuclphys.sinp.msu.ru
Взаимодействия
В природе существуют четыре типа взаимодействий:
Гравитационное (~10-45) ( ~ )
Слабое (~10-7) ( ~ 10-8 с)
Электромагнитное ( |
) |
( ~ 10-16 с) |
|
Сильное ( |
|
) ( ~ 10-23 с) |
|
Отношение |
сил гравитационного |
и электромагнитного |
|
взаимодействий двух протонов, находящихся на расстоянии 10-13 см (порядок расстояния между протонами в ядрах) равно:
АДРОНЫ
Адроны Hadrons h
Адроны (от греч. hadros – массивный, сильный, крупный) – частицы, участвующие в сильном взаимодействии (как и во всех остальных).
Это самый обширный класс частиц. Адроны имеют размер около 10-13 см и состоят из кварков (антикварков). Адронов несколько сотен.
Адроны делятся на две группы барионы и мезоны.
Барионы фермионы (частицы с полуцелым спином), состоящие из трёх кварков.
Мезоны бозоны (частицы с полуцелым спином), состоящие из кварка и антикварка.
В свободном состоянии все адроны (за исключением, возможно, протона) нестабильны. Адроны, распадающиеся за счёт сильного взаимодействия, имеют время жизни 10-22 –10-23 с и называются резонансами. Адроны, распадающиеся за счёт электромагнитного и слабого взаимодействий, имеют время жизни >>10-23 с.
АДРОНЫ
•Адроны - общее название для частиц участвующих в сильных взаимодействий. Все адроны делятся на две большие группы мезоны и барионы. Все барионы имеют значение барионного квантового числа B = 1. Для всех мезонов B = 0.
Барионы |
Pentaquark ???
Адроны |
Мезоны |
Пентакварки
распад тяжёлого бариона Λb→p+J/ψ+K
(протон, K-мезон и J/ψ-мезон, состоящий из c-кварка и c- антикварка).
Один из них, Pc(4450)+, чуть тяжелее и намного
уже (его ширина — около 40 МэВ), другой,
Pc(4380)+, полегче и куда шире (ширина 200 МэВ).
Новые частицы распадаются на J/ψp за счет сильного взаимодействия — об этом говорят их достаточно большие ширины распада.
Значит, кварковые превращения в процессе распада не происходит, и их минимальный кварковый состав получается uudcc¯.
Перед нами — пентакварки со скрытым очарованием
(так физики называют ситуацию, когда внутри адрона есть c-анти-c-пара).
Статистика системы частиц
Для систем тождественных фермионов волновая функция антисимметрична относительно перестановки любой пары частиц
(статистика Ферми-Дирака, принцип Паули):
Для систем тождественных бозонов волновая функция симметрична относительно перестановки любой пары частиц
(статистика Бозе-Эйнштейна):
Фундаментальные частицы
Фундамента́льная части́ца бесструктурная элементарная частица, которую не удалось описать как составную.
Фермионы Кварки и Лептоны
Бозоны Калибровочные бозоны и Бозон(ы) Хиггса
Элемента́рная части́ца — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые на практике невозможно расщепить на составные части.
Барионы и мезоны элементарные частицы, но не фундаментальные частицы