Введение в ядерную физику / Лекции / Введение в ядерную физику_13_2023
.pdfМюррей Гелл-Манн и Абрахам Пайс, и, независимо, К. Нишиджима предложили приписать странным частицам новое квантовое числостранность s. Странность сохраняется в сильных взаимодействиях, но не сохраняется в слабых.
Согласно соотношению Гелл-Мана – Нишиджимы заряд странной частицы Z = Tz + Y/2,
где гиперзаряд Y = B + s + c + b + t есть сумма квантовых чисел:
•B - барионное число, s - странность, c - очарование, b - bottom, t - top.
Tz - проекция изоспина
21
К-мезоны (каоны)
• - самые лёгкие странные адроны, содержащие один странный кварк s и один u- или d-кварк
• Известно 4 различных К-мезона с примерно одинаковыми
массами |
|
|
|
|
|
|
Частица |
|
Масса, |
Время |
Jp |
s |
|
|
|
|
МэВ/с2 |
жизни |
|
|
|
+ |
Ка-плюс мезон |
493,7 |
1,2 10-8 |
0- |
1 |
|
− |
|
|
|
|
|
|
Каминус мезон |
493,7 |
1,2 10-8 |
0- |
-1 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
Ка-нуль мезон |
497,6 |
|
0- |
1 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
Анти ка-нуль |
497,6 |
|
0- |
-1 |
|
|
|
|
||||
|
|
мезон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22
Гипероны
•Странные частицы тяжелее нуклонов были названы гиперонами
•Первым открытым странным барионом был Λ0-гиперон. Это электрически нейтральная частица со странностью s = -1 и изотопическим спином =0.
•= 1,16ГэВ
• Λ0 → + − |
или Λ0 → + 0 |
|
|
|
• Все гипероны – фермионы : Λ-гипероны Ip=(1/2)+ |
|
|||
• Сигма-гипероны (Σ-гипероны) — s = -1, =1 , 1,19ГэВ |
|
|||
• Кси-гипероны — |
s = −2, =1⁄2, 1,32 ГэВ |
, 0 Λ0 |
+ π0 |
|
|
|
|
|
|
23
Омега-минус-гиперон Ω−
Фото 31 января 1964г. Брукхейвен Пузырьковая камера.
− + → Ω− + + + K0
Предсказание кварковой модели:
Масса Ω− =1.686ГэВ Странность Ω− s=3
Трудно разобраться, если вы не видели предыдущие 49999
снимков |
24 |
|
Омега-минус-гиперон
→ + + −→ + + − π0 → +
Λ0 → + − Ξ0 → Λ0 + 0 Ω− → Ξ0 + −
− + → Ω− + + + K0
25
Недостающая масса
•Импульс − известен, импульс + измерен, импульс Ω− = 5ГэВ/с вычисляется.
K0 нет на снимке
•Масса частицы, унесшей с собой энергию, называется недостающей массой .
= − 1 − 2 − 2 − − 1 − 2 … 2
сравнивается с табличным значением. полная начальная энергия, полный начальный импульс
− + → Ω− + + + K0
Ω− → Ξ0 + −
Ξ0 → Λ0 + 0
Λ0 → + +
π0 → +
26
Столкновения частиц, эффективная масса
Задача о столкновении частиц b1 и b2 сводится к задаче о распаде промежуточной условной частицы a0
• 1 + 2 → 0 → 1 + 2
Из закона сохранения энергии
= |
|
2 − |
2 = |
|
+ |
2 − |
+ |
2 = |
|
0 |
|
|
1 |
2 |
1 |
2 |
|
= 1 + 2 2 − 1 + 2 2
-эффективная масса системы частиц
- инвариант
Оказывается, что могут возникать и реальные связанные состояния элементарных частиц, т.н. резонансы
27
Пример.
•1961г. Беркли , реакция аннигиляция антипротонов в водородной пузырьковой камере .
Пучок антипротонов ҧс энергией 1.61ГэВ
Эффективная масса ҧ+ при этой энергии m0=2.29ГэВ
ҧ+ → π− + π+ҧ+ → π0 + π− + π+
ҧ+ → π− + π+ + π− + π+ҧ+ → π0 + π0 + π0 + π− + π+
И т.д.
• Предсказано существование тяжелой частицы с массой 0.67ГэВ и временем жизни 10-23 с. Пробег заметить невозможно.
28
Открытие ω0резонанса
ҧ+ → π0 + π− + π+ + π− + π+ рассмотрены и отобраны 2500 реакций По недостающей массе найдены события с присутствием π0
• Допустим, что |
|
|
|
|
|
|
||||
ҧ+ → ω0 + π− + π+, а затем |
|
|
||||||||
ω0 → π0 + π− + π+ |
тогда 2 = ( 1+ 2 + 3)2 − ( 1+ 2 + 3)2 |
|||||||||
Но какие именно пионы от распада ω0 |
неизвестно, т.к. точечное взаимодействие |
|||||||||
• ҧ+ → + π− + π+ |
|
|
|
|||||||
|
= |
0 |
− 2 |
|
рождение еще возможно, |
- эффективная масса ҧ+ |
||||
|
|
|
|
|
0 |
|
||||
→ π0 + π− + π+ |
|
|
|
|
|
|||||
|
= 2 |
|
+ |
|
0 |
= 0.415ГэВ условие распада на три пи-мезона |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Надо искать неравномерность в спектре эффективных масс
29
= 0.78ГэВ
Мезон - резонанс
Связанные состояния
существуют для , ,
Nguyen Huu Xuong and Gerald R. Lynch
30
Phys. Rev. Lett. 7, 327 , 1961