Содержание
- 3. 1. Краткая классификация и свойства
- 11. Взаимодействие между различными частицами в Стандартной модели
- 25. Классификация барионов. Наиболее стабильными барионами являются протон (самый лёгкий из барионов) и нейтрон (вместе они составляют
- 26. Классификация барионов. Ξ-барионы (Ξ0 и Ξ−) имеют спин 1/2, странность −2. Они содержат по два странных
- 27. Барионная материя — материя, состоящая из барионов (нейтронов, протонов) и электронов. То есть, привычная форма материи,
- 45. Объединение разнородных явлений в одной теории уже долгое время является центральной темой физики. Стандартная Модель физики
- 48. Главные достижения фундаментальной физики сближаются, когда принципы различных теорий приводятся в соответствие в рамках новой единой
- 62. Имеется несколько путей объединения физики, находящейся вне Стандартной Модели. Модели техниколора (a) представляют новые взаимодействия, аналогичные
- 73. КОНСТАНТЫ СВЯЗИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ не остаются постоянными, а медленно изменяются в зависимости от энергии, этот процесс точно
- 82. След электрона в жидководородной пузырьковой камере. След закручен в однородном магнитном поле, направленном на рисунке из
- 90. Антипротон в жидководородной пузырьковой камере останавливается и аннигилирует с протоном. Продуктами аннигиляции являются пять пионов: два
- 100. Главная особенность всех кварков в том, что они являются обладателями соответствующих сильных зарядов. Заряды сильного поля
- 111. Слабое взаимодействие Д иаграмма Фейнмана для бета-распада нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино посредством тяжелого
- 112. Слабое взаимодействие Все квантовые числа Z-бозона равны нулю, поскольку он является античастицей сам для себя (т.
- 113. Тот факт, что W- и Z-бозоны имеют массу, в то время как фотон массы не имеет,
- 118. Задачи В теории великого объединения (слабое, электромагнитное и сильное взаимодействия описываются единым зарядом) допускается распад свободного
- 124. Скачать презентацию
Слайд 31. Краткая классификация и свойства
1. Краткая классификация и свойства
![1. Краткая классификация и свойства](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-2.jpg)
Слайд 11Взаимодействие между различными частицами в Стандартной модели
Взаимодействие между различными частицами в Стандартной модели
![Взаимодействие между различными частицами в Стандартной модели](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-10.jpg)
Слайд 25Классификация барионов.
Наиболее стабильными барионами являются протон (самый лёгкий из барионов) и
Классификация барионов.
Наиболее стабильными барионами являются протон (самый лёгкий из барионов) и
![Классификация барионов. Наиболее стабильными барионами являются протон (самый лёгкий из барионов) и](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-24.jpg)
Нуклоны имеют кварковый состав uud (протон) и udd (нейтрон). Их спин равен 1/2, странность нулевая. Масса близка к 940 МэВ. Вместе со своими короткоживущими возбуждёнными состояниями нуклоны относятся к группе N-барионов.
Барионы, содержащие как минимум один странный кварк (но не содержащие более тяжёлых кварков), называются гиперонами.
В семействе барионов, кроме нуклонов, выделяют группы Δ-, Λ-, Σ-, Ξ- и Ω-барионов.
Δ-барионы (Δ++, Δ+, Δ0, Δ−), как и нуклоны, состоят из u- и d-кварков, но, в отличие от нуклонов, их спин равен 3/2. Распадаются они главным образом на нуклон и пион. Время жизни Δ-барионов близко к 10−23 с.
Λ-барионы (Λ0) — нейтральные (но не истинно нейтральные) частицы со спином 1/2 и странностью −1 (то есть их можно называть Λ-гиперонами), состоящие из u-, d- и s-кварка. В них u- и d-кварки находятся в синглетном по изоспину состоянии (I=0). Масса 1117 МэВ. Распадаются преимущественно на протон и отрицательный пион или на нейтрон и нейтральный пион с временем жизни 2,6·10−10 с. Открыты также тяжёлые Λ-барионы (Λ+c и Λ0b), в которых странный кварк заменён очарованным (c-кварком) или красивым (b-кварком).
Σ-барионы (Σ+, Σ0, Σ−) имеют спин 1/2, странность −1. Как и Λ-барион, состоят из u-, d- и s-кварка, но триплетны по изоспину (I=1). Нейтральный Σ0-барион имеет тот же кварковый состав, что и Λ0-барион (uds), но тяжелее, в связи с этим он очень быстро распадается в Λ0 с вылетом фотона (время жизни составляет лишь 6·10−20 с, поскольку распад происходит за счёт электромагнитного взаимодействия). Σ+ (uus) и Σ− (dds) распадаются за примерно 10−10 с на пион и нуклон. Следует отметить, что Σ+ и Σ− не являются частицей и античастицей — это самостоятельные частицы, каждая из них (как, кстати, и Σ0) имеет свою античастицу. Массы Σ-гиперонов составляют около 1200 МэВ. Обнаружены также тяжёлые Σ-барионы, не являющиеся гиперонами (то есть содержащие вместо s-кварка более тяжёлый кварк).
Слайд 26Классификация барионов.
Ξ-барионы (Ξ0 и Ξ−) имеют спин 1/2, странность −2. Они
Классификация барионов.
Ξ-барионы (Ξ0 и Ξ−) имеют спин 1/2, странность −2. Они
![Классификация барионов. Ξ-барионы (Ξ0 и Ξ−) имеют спин 1/2, странность −2. Они](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-25.jpg)
Ω-барионы (существует лишь один тип этих частиц, Ω−-гиперон) имеют спин 3/2 и странность −3, состоят из 3 странных кварков (sss). Масса частицы 1,672 ГэВ. Преимущественные моды распада — на Λ0-гиперон и отрицательный каон или на Ξ0 и отрицательный пион (время жизни около 10−10 с). Открыты некоторые тяжёлые Ω-барионы, отличающиеся заменой одного из s-кварков на тяжёлый кварк.
Существует также широкий спектр короткоживущих возбуждённых состояний этих барионов.
Большинство лёгких барионов в основном состоянии распадаются за счёт слабого взаимодействия, поэтому их время жизни относительно велико (исключение составляет, как было отмечено выше, Σ0-гиперон).
Лёгкие барионы (гипероны, Δ-барионы и нуклоны) в зависимости от спина входят в состав одного из двух мультиплетов: декуплета со спином 3/2 (Δ-барионы, Ω-гипероны и возбуждённые состояния Σ- и Ξ-гиперонов) и октета со спином 1/2 (нуклоны, Σ-, Λ- и Ξ-гипероны).
Слайд 27 Барионная материя — материя, состоящая из барионов (нейтронов, протонов) и электронов. То
Барионная материя — материя, состоящая из барионов (нейтронов, протонов) и электронов. То
![Барионная материя — материя, состоящая из барионов (нейтронов, протонов) и электронов. То](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-26.jpg)
Слайд 45Объединение разнородных явлений в одной теории уже долгое время является центральной темой
Объединение разнородных явлений в одной теории уже долгое время является центральной темой
![Объединение разнородных явлений в одной теории уже долгое время является центральной темой](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-44.jpg)
Слайд 48Главные достижения фундаментальной физики сближаются, когда принципы различных теорий приводятся в соответствие
Главные достижения фундаментальной физики сближаются, когда принципы различных теорий приводятся в соответствие
![Главные достижения фундаментальной физики сближаются, когда принципы различных теорий приводятся в соответствие](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-47.jpg)
Слайд 62 Имеется несколько путей объединения физики, находящейся вне Стандартной Модели. Модели техниколора
Имеется несколько путей объединения физики, находящейся вне Стандартной Модели. Модели техниколора
![Имеется несколько путей объединения физики, находящейся вне Стандартной Модели. Модели техниколора (a)](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-61.jpg)
Слайд 73КОНСТАНТЫ СВЯЗИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ не остаются постоянными, а медленно изменяются в зависимости от
КОНСТАНТЫ СВЯЗИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ не остаются постоянными, а медленно изменяются в зависимости от
![КОНСТАНТЫ СВЯЗИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ не остаются постоянными, а медленно изменяются в зависимости от](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-72.jpg)
Слайд 82След электрона в жидководородной пузырьковой камере. След закручен в однородном магнитном поле,
След электрона в жидководородной пузырьковой камере. След закручен в однородном магнитном поле,
![След электрона в жидководородной пузырьковой камере. След закручен в однородном магнитном поле,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-81.jpg)
Слайд 90Антипротон в жидководородной пузырьковой камере останавливается и аннигилирует с протоном. Продуктами аннигиляции
Антипротон в жидководородной пузырьковой камере останавливается и аннигилирует с протоном. Продуктами аннигиляции
![Антипротон в жидководородной пузырьковой камере останавливается и аннигилирует с протоном. Продуктами аннигиляции](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-89.jpg)
Слайд 100Главная особенность всех кварков в том, что они являются обладателями соответствующих сильных
Главная особенность всех кварков в том, что они являются обладателями соответствующих сильных
![Главная особенность всех кварков в том, что они являются обладателями соответствующих сильных](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-99.jpg)
Слайд 111Слабое взаимодействие
Д иаграмма Фейнмана для бета-распада нейтрона на протон, электрон и
Слабое взаимодействие
Д иаграмма Фейнмана для бета-распада нейтрона на протон, электрон и
![Слабое взаимодействие Д иаграмма Фейнмана для бета-распада нейтрона на протон, электрон и](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-110.jpg)
W- и Z-бозоны — это частицы-переносчики слабого взаимодействия, как фотон является частицей-переносчиком для электромагнитного взаимодействия. W-бозон играет важную роль в ядерном бета-распаде. Рассмотрим для примера бета-распад изотопа кобальта Co60, важный процесс, происходящий при взрыве сверхновых:
6027Co→ 6028Ni+e− +ν¯e .
В этой реакции участвует не всё ядро Co60, а только один из его 33 нейтронов. Нейтрон превращается в протон, испуская электрон (называемый здесь бета-частицей) и электронное антинейтрино:
n→p+e− +ν¯e .
Нейтрон является состоит из u-кварка и двух d-кварков (udd).
В бета-распаде участвует один из d-кварков, который превращается в u-кварк, чтобы сформировать
протон (uud). На фундаментальном уровне слабое
взаимодействие просто меняет аромат одного кварка:
d→u+W −
за которым немедленно следует распад самого W−:
W − →e− +ν¯e .
Слайд 112Слабое взаимодействие
Все квантовые числа Z-бозона равны нулю, поскольку он является античастицей
Слабое взаимодействие
Все квантовые числа Z-бозона равны нулю, поскольку он является античастицей
![Слабое взаимодействие Все квантовые числа Z-бозона равны нулю, поскольку он является античастицей](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-111.jpg)
В отличие от бета-распада наблюдения взаимодействий нейтральных возможны только в нескольких лабораториях физики высоких энергий в мире.
Слайд 113 Тот факт, что W- и Z-бозоны имеют массу, в то время
Тот факт, что W- и Z-бозоны имеют массу, в то время
![Тот факт, что W- и Z-бозоны имеют массу, в то время как](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-112.jpg)
Сочетание калибровочной теории SU(2) слабого взаимодействия, электромагнитного взаимодействия и механизма Хиггса известно как модель Глэшоу — Вайнберга — Салама. Сейчас это один из столпов Стандартной модели физики элементарных частиц
Слайд 118Задачи
В теории великого объединения (слабое, электромагнитное и сильное взаимодействия описываются единым
Задачи
В теории великого объединения (слабое, электромагнитное и сильное взаимодействия описываются единым
![Задачи В теории великого объединения (слабое, электромагнитное и сильное взаимодействия описываются единым](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1148459/slide-117.jpg)
p → π0 + e+ + νe.
1) Установить закон сохранения какого заряда нарушался бы в этом случае;
2) Опыты по определению времени жизни протона называют «экспериментом века». Теория великого объединения определяет время жизни протона равным τ = 1031 лет. Оцените, какую массу mFe вещества железа необходимо использовать, чтобы за время эксперимента t = 1 год зарегистри ровать ΔN = 10 распадов.