- •Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц
- •Виды фундаментальных взаимодействий
- •Классы элементарных частиц
- •Лептоны:
- •Адронов в настоящее время известно несколько со- тен; они, в свою очередь, делятся
- •Адроны состоят из кварков. Барионы состоят из трех кварков, а мезоны - из
- •У каждой элементарной частицы есть своя ан- тичастица (экспериментальный факт). У части- цы
- •Существование античастиц было впервые предсказано П.Дираком в 1931г
- •Интерпретация П.Дирака
- •Согласно гипотезе П.Дирака, состояния с отрица- тельной энергией существуют, и т.к. им соответст-
- •Интерпретация Р.Фейнмана
- •Для состояния с отрицательной энергией E 0 волновая функция имеет вид:
- •При этом по формуле Лоренца
- •Виртуальные частицы
- •В отличие от обычных частиц, которые могут свободно перемещаться в пространстве, виртуальная частица
- •Понятие виртуальной частицы очень важно в физике элементарных частиц. Согласно современным представлени- ям,
Интерпретация Р.Фейнмана
Состояние с отрицательной энергией можно тракто- вать по-другому. Пусть частица движется в поло- жительном направлении x, имеет положительный импульс p и положительную энергию E+. Волно-вая функция этой частицы имеет вид
|
|
x,t |
|
exp i |
|
kx t |
exp i |
|
px E t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
(для постоянной фазы px - E+t = const координата |
|
|
x E t p
т.е. частица действительно движется вдоль x в по- ложительном направлении).
Для состояния с отрицательной энергией E 0 волновая функция имеет вид:
x,t exp |
i |
px E t |
|
|
|
|
h |
|
и для постоянной фазы
|
E |
E |
E |
x |
p t |
p t |
p t |
т.е. можно считать, что частица с отрицательной энергией - это частица с положительной энергией, но движущаяся назад по времени.
При этом по формуле Лоренца |
|
r |
r |
|||||||||
|
d |
2 r |
|
|
r |
r |
|
|
||||
|
|
r |
|
dr |
|
|
|
dr |
|
|
||
m |
|
|
|
q |
|
|
B |
|
|
B |
|
|
|
|
2 |
|
|
q |
|
|
|
||||
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
dt |
|
|
d t |
|
|
т.е. движение частицы с зарядом q вперед по вре- мени удовлетворяет тому же уравнению, что и движение частицы с зарядом -q назад по време- ни. Другими словами, частица с зарядом -q и от- рицательной энергией ведет себя как частица с зарядом +q и положительной энергией, т.е как ан- тичастица. Эта интерпретация совершенно естес- твенным образом объясняет факт тождественнос- ти всех характеристик частиц и античастиц (мас- сы, спина, магнитного момента и т.д.).
Виртуальные частицы
Согласно соотношениям неопределенностей
x p : h, E t : h
энергия и импульс микрочастиц могут флуктуировать
на E : h/ t, p : h/ x .
Поэтому в течение коротких промежутков времени может нарушаться правильная связь между энер- гией и импульсом: E m02c4 p2c2 .
Частицы, для которых правильная связь между энергией и импульсом нарушена, называются виртуальными.
В отличие от обычных частиц, которые могут свободно перемещаться в пространстве, виртуальная частица существует только в течение коротко- го времени t, за которое она может пролететь расстояние, не превышаю- щее c t. Через время t виртуальная частица должна исчезнуть: поглотить- ся какой-либо другой частицей или аннигилировать.
Понятие виртуальной частицы очень важно в физике элементарных частиц. Согласно современным представлени- ям, фундаментальные взаимодействия осуществляются с помощью обмена вир- туальными частицами. При этом каждое взаимодействие имеет своих переносчи- ков – это кванты полей (фотоны, глюоны и т.д.), которые были перечислены выше в таблице взаимодействий.