Введение в ядерную физику / Лекции / Введение в ядерную физику_13_2023
.pdf
Нейтральный пион
•Обнаружить нейтральный мезон 0 сложнее, чем заряженные, так как он не оставляет следов в фотоэмульсии.
•0 был идентифицирован по распадам на два гамма-кванта в
экспериментах на ускорителе в Беркли в 1950 году.
0 → 2
Из законов сохранения энергии и импульса можно получить, что в лаб. системе существует минимальный угол
разлета гамма-квантов : tan 2 =
11
Эксперимент в Беркли 1950г
tan 2 =
Реакция − + → 0 + |
. 0 , вылетающие перпендикулярно пучку, рождаются примерно с |
|
одинаковым импульсом и распадаются почти в одной точке. Одновременное срабатывание |
|
|
детекторов С1 и С2 означает регистрацию 2 гамма-квантов. Сближение счетчиков позволяет |
|
|
определить минимальный угол разлета и оценить массу |
12 |
|
Нейтральный пион в космических лучах
• 0 → 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В системе покоя 0 мезона импульс |
0 = 0 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
= |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
= 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
При распаде на лету , учитывая для -кванта = |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
Emax |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Из преобразований Лоренца получается : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
= − |
= |
|
|
− |
|
|
= |
|
|
(1 − ) |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|| |
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
= |
+ |
= |
|
+ |
|
= |
|
|
(1 + ) |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|| |
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значит |
|
|
|
|
× |
|
|
= 2 /4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
13
Распад большого числа пионов
|
Энергия - квантов |
2 |
|
|
14
Эксперимент в космических лучах
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Число событий, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
P |
e+ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e+ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Энергия гамма-квантов, МэВ |
2 |
|
|
|
15
Свойства мезонов
Частица |
|
Масса, |
Время |
|
|
МэВ/с2 |
жизни, c |
0 |
Пи-ноль мезон |
135 |
0,8 10-16 |
|
|
|
|
− |
Пи-минус мезон |
140 |
2,6 10-8 |
|
|
|
|
+ |
Пи-плюс мезон |
140 |
2,6 10-8 |
|
|
|
|
Jp=0-
16
Странные частицы
• При изучении космических лучей в камере Вильсона, помещённой в магнитное поле были открыты частицы, которые были названы V-частицами изза их странной особенности рождаться парами
• 1947 году в журнале Nature, английскими физиками G D Rochester, C C Butler.
17
Странные частицы
− + → 0 + Λ00 → + + −
Λ0 → + −
Наблюдение странных частиц в пузырьковой камере при взаимодействии энергичных пионов с ядром водорода в ускорительном
эксперименте |
18 |
Наблюдение пары странных частиц в жидководородной пузырьковой камере при аннигиляции антипротона в ускорительном эксперименте
19
•Масса странных частиц может быть определена из законов сохранения E,p по продуктам распада 1,2
= 1 + 2 2 − 1 + 2 2
В 1950 г. было определено, что есть два сорта странных частиц
0 → + + − |
, = 0,49ГэВ |
К-нуль мезон |
|
|
|
Λ0 → + − , = 1,16ГэВ |
Лямбда-нуль гиперон |
|
Позднее были открыты другие странные мезоны и гипероны
• Вторая особенность поведения странных частиц – относительно большое время . В результате распада странных частиц образовывались сильновзаимодействующие частицы - пионы и нуклоны, поэтому, казалось бы, время жизни странных частиц должно быть «ядерным», т.е. ~10-23 сек. Однако, их времена жизни ~10-10 сек оказались более характерными для слабого взаимодействия.
20