Введение в ядерную физику / Лекции / Введение в ядерную физику_14_2023
.pdfСпины и магнитные моменты
• ++ u u u
Спин кварка s=1/2
Спин ++ s=3/2
u u u состояние соответствует проекции sz=+1/2
+ u u d
проекция sz=+1/2 (u u ) d или (u u )d
(I,Iz) |
- (1,0) (1/2,1/2) |
(1,1) (1/2,-1/2) |
s=1/2 , sz=+1/2
Протон (2/3) u u d +(1/3) u u d Нейтрон (1/3) u d d +(2/3) u d
Магнитные моменты зависят от заряда :
u=2/3d=-1/3s=-1/3
Пример:
++ =2
Протон p=1 Нейтрон n=-2/3
p / n =-1.50. Эксперимент - 1.46
22
Трудности простой кварковой модели
• -=sss Квантовые числа - B=1, Z=-1, T=0, S=-3
Т.е. кварки должны находится в одинаковом состоянии, что противоречит принципу Паули
•Переносчик взаимодействия?
•Механизм удержания кварков? Электрическое поле слишком слабо
Квантовая хромодинамика КДХ
23
Цветовые заряды
• Цветовые заряды кварков являются источником сильного взаимодействия аналогично электрическому заряду для электромагнитного
|
Электрическое поле |
Цветовое поле |
|
|
|
Заряд: |
|
|
Обозначение |
Z |
RGB |
Количество |
2 |
6 |
|
|
|
Потенциал |
1/r |
1/r r -0 |
|
r, r |
|
|
|
|
|
|
|
|
Нейтральная |
Бесцветная |
Устойчивая |
|
|
система |
-+ - |
RGB |
|
24
Барион Мезон
q
•Объекты из кварков бесцветны qRqGqB ,
•Переносчиками цвета являются глюоны gij , где i=RGB, j =
•Всего глюонов 3х3-1 =8 (одно бесцветное состояние не переносит взаимодействие )
Их нумерация соответствуют генератору группы SU(3) |
25 |
Пример:
ҧ
qG
qR
|
qG |
|
время |
|
qR |
|
Взаимодействие кварков |
Глюоны взаимодействуют друг с другом
26
27
Подтверждения кварковой модели
•рассеяние ep - наблюдается образования внутри протонов - партоны
•≈ −3/2 вычисляется как сумма магнитных моментов кварков
•≈ 3/2
Сечения рассеяния NN и N
•Сечения аннигиляции
1)− → + + − +
2)+ → + + − +
→ + + −
ҧ |
|
|
+ |
+ |
− |
|
→ |
|
|
||||
1 |
≈ |
4 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
|
|
|
|
|
28
Слабые взаимодействия кварков
• -распад нейтрона n p. Кварк d испускает W подобно
|
|
|
|
e- |
u |
|
|
|
|
Z=2/3 |
|
W |
- |
ҧ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
e, взаимодействуют с W |
|
|
d |
|
Распад можно записать в виде |
|
|
Z=-1/3 |
|
||
|
|
|
+ → − → − + |
|
|
|
|
|
|
u,d взаимодействуют с W |
|
|
|
|
|
|
|
+ → − → − + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W: переносит заряд, |
|
|
Т.о слабые взаимодействия – это |
|
переносит аромат, |
|
|
||
|
|
превращения друг в друга пар лептонов и |
||
не переносит цвет |
|
|
||
|
|
кварков |
29 |
|
|
|
|
||
Фундаментальные частицы
|
|
Спин 1 |
|
g |
W |
|
|
|
|
|
|
80ГэВ |
|
|
Спин ½ |
|
заряд |
цвет |
|
|
|
|
e |
-1 |
0 |
|
|
|
105,8МэВ |
0.511МэВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
d |
-1/3 |
g |
|
|
|
200МэВ |
10МэВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
u |
+2/3 |
g |
|
|
|
1800МэВ |
10МэВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J/ частица, содержащая с кварк открыта в 1974г в e+e- – процессах |
30 |
|||||
Фундаментальные частицы
|
|
Спин 1 |
|
g |
W |
|
|
|
|
|
80ГэВ |
|
Спин ½ |
|
заряд |
цвет |
|
|
|
e |
-1 |
0 |
|
1800МэВ |
105,8МэВ |
0.511МэВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
s |
d |
-1/3 |
g |
|
4200МэВ |
200МэВ |
10МэВ |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
t |
с |
u |
+2/3 |
g |
|
17000МэВ |
1800МэВ |
10МэВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31