PDF-ответы на вопросы к экзамену (1120821), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Для лептонов барионное число В = 0. Каждое следующеепоколение тяжелее предыдущего.Кварки – фермионы со спином ½. Кварки участвуют в сильных, слабых и э/мвзаимодействиях.Свойства кварков (приводятся массы конституентных кварков и в скобках массы токовыхкварков.
Конституентные – модель, при которой вся масса адронов заключена в кварках.У Капитонова написаны массы токовых):Аромат Масса, МэВ/с2 II3 Qq/e s с b tu up330; (5)1/2 1/2 2/3 0 0 0 0d down340; (7)1/2 -1/2 -1/3 0 0 0 0s strange450; (150)00-1/3 -1 0 0 0с charm1500002/3 0 1 0 0b beauty500000-1/3 0 0 -1 0174000002/3 0 0 0 1t truth16. Законы сохранения в физике частицОсновные законы сохранения здесь: (список)Более подробная классификация и некоторое обоснование:17. Частицы и античастицы.Еще тут, наверно, можно сказать об операторе зарядового сопряжения.18.
Резонансные частицы.19. Электромагнитные взаимодействия. Структура нуклона.О теории, описывающей все это дело. То есть, стоит просто знатьбуквосочетания КЭД и ЭСМ.Дальше я ХЗ, что писать там об электромагнитном взаимодействии. Я бысказал, что переносчиком является гамма-квант, что т.к. он не имеетмассы, то радиус взаимодействия бесконечен, и, пожалуй, упомянул бы,что электромагнитное взаимодействие нарушает изотропию изоспиновогопространства, поэтому при электромагнитном взаимодействиисохраняются все те же величины, что и при сильном, кроме изоспина иего проекции.
Вот. Еще можно упомянуть, что оно значительно толькопри взаимодействии между двумя заряженными частицами, неучаствующими(!!!111) в сильном взаимодействии.По поводу структуры нуклона:20. Изоспин. Изоспиновые мультиплеты.21. Странность. Рождение и распад странных частиц.22. Сильные взаимодействия. Кварки. Глюоны. Цвет.23. Кварковая структура адронов.
Барионы. Мезоны.24. Слабые взаимодействия. Промежуточные бозоны.В слабом взаимодействии принимают участие все лептоны и кварки, которые путемтакого взаимодействия могут превращаться друг в друга. Переносчики-кванты:ибозоны. Эти частицы являются «виртуальными», для них не выполняется соотношение. Массы этих частиц велики(80 ГэВ), поэтому константа слабоговзаимодействия мала по сравнению с s- или e-взаимодействием. Спины этихфундаментальных бозонов равны 1. Часто слабые взаимодействия происходят с вылетомнейтрино или антинейтрино (n->p+ + ), однако возможны и реакции превращения другв друга сильно взаимодействующих частиц ( Σ- → n + π-).
Время протекания такогопроцесса на 8-9 порядков больше, чем у электромагнитного и имеет порядок. Надиаграммах Фейнмана в узлах выполняются все дискретные законы сохранения дляданного типа взаимодействия. Законы сохранения же энергии и импульса нарушаются вузлах, т.к. частица виртуальная, но выполняются в реакции в целом. Радиус слабыхвзаимодействий очень мал:см.
Нейтральный Z-бозон имеет электронный,лептонный и кварковый (основной) каналы распада. Распадается на пару частицаантичастица, чаще всего на кварк-антикварк одного аромата. Нейтрино участвуют тольков слабых взаимодействия и делятся на 3 типа (аромата) по трем поколениям лептонов. Вслабых взаимодействиях лептонный заряд в целом сохраняется, но экспериментысвидетельствуют о незначительных нарушениях законов сохранения (осцилляцияхнейтрино). Масса нейтрино очень мала (по современным данным около 2 эВ).
Такженейтрино обладает такой характеристикой как спиральность h. Если h=+1, то спинчастицы сонаправлен с ее импульсом. Пример диаграммы Фейнмана для распадаотрицательного мюона.В слабых взаимодействиях могут не выполняться законы сохранения аромата,изоспина, Р- С- и РС-четности, но выполняется СРТ-закон сохранения.25. Слабые распады лептонов и кварков. (большая часть информации в предыдущемвопросе)Каждое поколение лептонов имеет свой лептонный заряд, причем в распадахвыполняются законы сохранения каждого из лептонных зарядов.
Распадпосредствомбозонов происходит в случае изменения зарядов фермионов ввершине. В процессах с обменом Z бозонами не меняются ни заряды частиц, никварковые квантовые числа. Примеры распадов:-полулептонный-лептонный-адронный (безлептонный) Σ- → n + π-.Полулептонные распадыВ полулептонных распадах выполняется соотношение ΔQ =ΔS, где ΔQ, ΔS - изменениесуммарного электрического заряда и странности адронов.
Происхождение этого правиласвязано с тем, что-бозон заряжен. Поэтому изменение странности ΔS должносопровождаться изменением заряда ΔQ.Это правило разрешает распады:K0π− + e+ + νeΣ−n + e− +eΞ0Σ+ + e− +eи запрещает распады:K0π+ + e− +n + e+ +Ξ0Σ− + e+ +eee26. Пространственная инверсия. Р-четность.Волновая функция системы частиц является функцией координат этих частиц.Существует оператор пространственного отражения , который действует наволновую функцию следующим образом, поворачивая все оси координат на 180градусов. ψ(x,y,z) = ψ(-x,-y,-z).
Если система инвариантна к такомупреобразованию, то она характеризуется определенной четностью р. Законсохранения пространственной четности мультипликативен. Четности всехкварков=+1. Оператор пространственного отражения, тем не менее, не изменяетнаправление вектора орбитального момента, количества движения или спина, таккак они являются аксиальными векторами. Четность системы частиц определяетсякак произведение собственных четностей всех частиц на, где l-сумма всехорбитальных моментов частиц (орбитальный момент относительного движениячастиц).27.
Зарядовое сопряжение. Зарядовая четность. СР-инверсия.Операция зарядового сопряжения определяется как операция замены всехаддитивных квантовых чисел частицы на противоположные, причем ее масса,импульс и спин не изменяются. При превращении частицы в античастицу неизменяется ее изоспин, время жизни и способ распада. Частицы, у которой всеаддитивные квантовые числа равны нулю, тождественны своим античастицам иназываются «истинно нейтральными».
Такие частицы имеют определенноезначение оператора, т.е. С-четность (положительная четность у π0,а отрицательнаяу гамма-кванта). С-четность сохраняется в сильных и ЭМ взаимодействиях и несохраняется в слабых взаимодействиях. Для некоторых систем, подверженныхраспаду под посредством слабого взаимодействия, с отсутствующими С- и Рчетностями характерно наличие СР-четности( например, система из трехнейтральных пионов). Однако данные о распаде нейтрального каона 0 на 2пиона свидетельствует о нарушении в ряде случаев СР-четности, что, впрочем,решается введением СРТ-теоремы, а у частиц, для которых она нарушаются,наблюдается слабое нарушение Т-инвариантности уравнения движения.28. Квантовая теория поля показывает, что при последовательном Р- С- и Тпреобразованиях мы получаем состояние системы, идентичное начальному.
Этоутверждение получило название СРТ-теоремы. Простейшей проверкой этогоутверждения является равенство масс и времен жизни частиц и античастиц.Выполнение СРТ-теоремы также свидетельствует о равновероятности протеканиянекого процесса в природе и СРТ-сопряженного ему процесса, где все частицызаменены на античастицы, проекции спинов и импульсов изменили знак, аначальное и конечное положения поменяны местами.29.
Фундаментальные взаимодействия. Объединение взаимодействий. Проблеманестабильности протона.Взаимодействие частиц осуществляется за счет четырех фундаментальныхвзаимодействий: сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного, каждоеиз которых имеет свою константу, отражающую силу взаимодействия. Однакобыло выяснено, что при увеличениях энергий константы взаимодействий такжеменяют свое значение, а именно: с ростом энергии сближаются при энергиях 1015–1016 ГэВ к общему значениюαGU ≈ 1/40.На этом основана надежда создать теорию, объединяющую сильное,электромагнитное и слабое взаимодействия. Концепции объединения этих трёхвзаимодействий называют Великим Объединением. Некоторые модели полагают,что единство всех взаимодействий было возможно в момент образованиявселенной.При энергии Великого Объединения должна наблюдаться симметрия междукварками и лептонами. Кванты поля, переносящие взаимодействие между кваркамии лептонами, называются X и Y-бозонами.
X и Y-бозоны имеют спин J = 1 идробный электрический заряд Q(X) = +4/3 Q(Y) = +1/3. Под действием X и Y бозонов кварки превращаются в лептоны. Однако есть способы проверить модельВеликого Объединения и при энергиях гораздо ниже 1015 ГэВ. В частности вособых условиях должны происходить распады протона и нейтрона:p → e+ + π0n → ῡ e + π0.Т.е. наблюдается одновременное нарушение закона сохранения барионного илептонного чисел. Многочисленные попытки обнаружить распад протона пока недали положительного результата. Время жизни протона по современным оценкамtp > 1032 лет. Протон долгое время считался абсолютно стабильной частицей, хотядля такой уверенности никогда не было серьёзных оснований, так как, повидимому, не существует фундаментального закона физики, запрещающего егораспад.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
