46. Классификация элементарных частиц. Кварки

1.К группе фотонов относится единственная частица — фотон, который переносит электромагнитное взаимодействие.

2.К группе лептонов -, мюон, таон, соответствующие им нейтрино, и их античастицы. Лептоны имеют спин ½.

Частицам, относящимся к лептонов, приписывают лептонное число (лептонный заряд) L. L=+1 для лептонов (е^–, ^–, ^–, _e, _, _), L=–1 для антилептонов (е⁺, ⁺, ⁺, , , ) и L=0 для всех остальных. Закон сохранения лептонного числа: в замкнутой системе при всех процессах взаимопревращаемости элементарных частиц лептонное число сохраняется.

3.К группе адронов от­носятся пионы, каоны, -мезон, нуклоны, гипероны, и их античастицы

Адронам приписывают барионное число (барионный заряд) В. Адроны с В=0 образуют подгруппу мезонов (пионы, каоны, -мезон), а адроны с В= +1 образуют подгруппу барионов. Для лептонов и фотона В=0. Для барионов В=+1, для антибарионов В=–1, а для всех остальных В=0. Закон сохранения барионного числа: в замкнутой системе при всех процессах взаимопревращаемости элементарных частиц барионное число сохраня­ется.

Увеличивается число элементар. Частиц из-за расширения группы адронов. Поэтому развитие работ по их классиф. сопровождалось поисками новых, более фундаментальных частиц, которые могли служить базисом для построения всех адронов. Гипотеза о существовании таких частиц, названных кварками.

Все известные в то время адроны можно было построить, постулировав существование трех типов кварков (и, d, s) и соответст­вующих антикварков ( , , ). Спин кварка равен ½.

Адроны строятся из кварков след. образом: мезоны состоят из пары кварк — антикварк, барионы — из трех кварков (антибарион — из трех антикварков). Так, например, пион ⁺ имеет кварковую структуру , пион ^– — , каон К⁺ — , протон — uud, нейтрон — udd, ⁺-гиперон — uus, ⁰-гиперон — uds и т. д.

25.Корпускулярно-волновой дуализм св-в в-ва

Франц. ученый Луи де Бройль выдвинул в 1923 г. гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Де Бройль утверждал, что не только фотоны, но и эл-ны и любые др. частицы обладают волновыми св-вами: С каждым микрообъектом связываются, с одной сторо­ны, корпускулярные хар-ки — эн. Е и имп. p, а с др— волновые хар-ки — частота n и дл. волны l. Частице, обладающей имп., сопоставляют волновой процесс с дл. волны, опред. по ф-ле де Бройля: Это соотношение справедливо для любой частицы с имп. р. Ф-ла де Бройля была подтверждена опытами П. С. Тартаковского и Г. Томсона, наблюдавших дифракционную картину при прохождении пучка быстрых эл-ов (эн. »50 кэВ) через металлическую фольгу (тол.»1 мкм). Т.к. дифракц. картина исследовалась для потока эл-ов, то необ­ходимо было д-ть, что волновые св-ва присущи не только потоку большой совокупности эл-ов, но и каждому эл-ну в отдельности. Удалось экс­периментально подтвердить в 1948 г. российскому физику В. А. Фабриканту, т.е. в случае слабого эл-нного пучка, когда каждый эл-н проходит через прибор независимо от др, возникающая при длительной экспозиции дифракц. картина не отличается от дифракц. картин, получаемых при короткой экспозиции для потоков эл-ов, более интенсивных. След-но, волновые св-ва частиц не являются св-вом их коллектива, а присущи каждой частице в отдель­ности. Далее дифракц. явления обнаружили для нейтронов, протонов, атомных и молекул. пучков. Это послужило док-вом нали­чия волновых св-в микрочастиц и позволило описывать движение микрочастиц в виде волнового процесса, характер. определенной длиной волны, рас­считываемой по ф-ле де Бройля. На частицы в-ва переносится связь между полной энергией частицы e и частотой n волн де Бройля: Соотношение между энергией и частотой в ф-ле имеет характер универсального соотношения, справедливого как для фотонов, так и для любых др. микрочастиц.

Некоторые свойства волн да Бройля. Рассм. частицу со ск-тью v массой т. Вычислим фазовую и групповую ск-ти волн да Бройля. Фазовая ск-ть, (E=ћ и p=ћk, где k=2/—волновое число). Т.к. c>v, то фазовая ск-ть волн де Бройля больше ск-ти света в вакууме (фазовая ск-ть волн может быть меньше, и больше с в отличие от групповой ск-ти волн). Групповая ск-ть, Для свободной частицы и

Сл-но, групповая ск-ть волн де Бройля равна ск-ти частицы.

Групповая скорость фотона т. е. равна ск-ти самого фотона. Волны да Бройля испытывают дисперсию. Подставив в выражение v_фаз=E/p формулу Е= , увидим, что скорость волн де Бройля зависит от длины волны.