Еще ответы (1120839), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Таким образом, возникает «полный33набор» фундаментальных частиц6 кварков + 6 лептонов + 6 бозонов.Высокая степень симметрии проявляется, в частности, вбезмассовости всех частиц (речь идёт об энергиях  1015 ГэВ). Как икварки, X- и Y-бозоны окрашены, т.е.

находятся в одном из трёхцветовых состояний – красном, зелёном или синем.Важнейшее свойство X- и Y-бозонов состоит в том, что они участвуютв процессах, не сохраняющих барионный и лептонный заряды. Этибозоны, являясь переносчиками сил Великого объединения,соединяютдвухкварковые икварк-лептонныевилки, чтоодновременнонарушает законысохранения барионного и лептонного зарядов.Если систему частиц, нагретую до температур выше точки Великогообъединения (T  TGU  102829 K), подвергнуть охлаждению, то она,согласно ТВО, испытает два фундаментальных фазовых перехода спонижением степени симметрии:1.

При T  1028 K наступит конец Великого объединения и сильноевзаимодействие отделится от электрослабого. При этом переносчикисил Великого объединения X- и Y-бозоны приобретают массы 10151016 ГэВ/с2. Остальные частицы остаются безмассовыми.2. При T  1015 K (это соответствует энергии частиц  100 ГэВ)разрушится электрослабая симметрия и слабое взаимодействиеотделится от электромагнитного. В этот момент кварки, лептоны ипромежуточные бозоны ( W  , Z) приобретают массы.Оба фазовых перехода с понижением степени симметриипроисходят самопроизвольно (спонтанно) и поэтому носят названиеспонтанного нарушения симметрии.Распад протонаОдним из важнейших предсказаний ТВО является распад протона.Показанные на рис.

процессы с участием X- и Y-бозонов отвечают завозможные распады протона (а также нейтрона)т.е. p  e+ +  0т.е. n   e +  022Вероятность предсказанного распада протона (нейтрона)чрезвычайно мала из-за огромной массы виртуальных X- и Y-бозонов.По оценкам ТВО в лучшем случае (SU(5)-модель) время жизни+протона относительнодоминирующегоканалараспадаpe 0 неможет превышать 1032 лет. В то же время для этого канала распадапротона эксперимент уже даёт  51032 лет, что исключаетминимальную SU(5)-модель.Пример. Оценка времени жизни протона по отношению к распадуp  e+   0 .Получим эту оценку сравнением с традиционным распадомнейтрона n  p  e   e .

Сравниваемые распады описываютсядвухузловыми кварковыми диаграммами (рис. 13.9).Традиционный распад нейтрона – это -распад, вероятностькоторого определяется константой слабого взаимодействияw w mW mp2Кроме того, известно, что вероятность -распада пропорциональнаэнерговыделению в 5-й степени, т.е. Q5. Таким образом, длявероятности распада нейтрона в единицу времени имеемwn2   w 2  Qn5 , n  (mW m p ) 1где  w  1/30,Qn ( mn m p  me ) c 2 0.8 ГэВ, 80 ГэВ.Вероятность распада протона определяется константой сил Великогообъединения  GU  1/40 и для вероятности такого распада получаемmW c 2wp 1p2 GU  5 Qp , (m X m p ) 2 гдеQp= (mp me  m 0 ) c 2 800 МэВ, а10 ГэВ.

В итоге для  p имеем15  p   n  w  GU2 mXm W4 Qn Qp215   15 мин 40   10   30   80 545 0.8   10 33 лет . 800 mX c 2Вопрос №???(он был в билетах 2010)Законы сохранения и симметрииВажную роль в понимании механизмов взаимодействияэлементарных частиц, их образования и распада сыгрализаконы сохранения. Законы сохранения определяют правилаотбора, согласно которым процессы с частицами, приводящиек нарушению законов сохранения, не могут осуществляться вопределенных типах взаимодействий. В дополнение к законамсохранения, действующим в макромире, в физике микромирабыли обнаружены новые законы сохранения, позволяющиеобъяснить наблюдаемые экспериментальныезакономерности.Законы сохранения являются результатом обобщенияэкспериментальных наблюдений.

Часть из них была открыта врезультате того, что реакции или распады, разрешенныевсеми ранее известными законами сохранения, ненаблюдались или оказывались сильно подавленными. Такбыли открыты законы сохранения барионного, лептонныхзарядов, странности, чарма и др.Установлено, что каждый закон сохранения связан с какойлибо симметрией в окружающем нас мире (теорема Нетер).Так законы сохранения энергии и импульса связанны соднородностью времени и пространства. Закон сохранениямомента количества движения связан с симметриейпространства относительно вращений. Законы сохранениязарядов связаны с симметрией физических законовотносительно специальных преобразований, описывающихчастицы.Слабые взаимодействия нарушают симметрииПространственная четность P характеризует поведениеволновой функции при зеркальном отражении. Поэтомусохранение пространственной четности означаетсуществование зеркальной симметрии.

Если пространственнаячетность сохраняется, то для зеркально-симметричногопроцесса вероятность вылета продуктов под углами и - поотношению к некоторому выделенному направлению должныбыть равны. Долгое время считалось, что четность замкнутойсистемы не меняется в результате происходящих в нейпроцессов и это справедливо для любых процессов.Однако в 1956 году, анализируя распады K-мезонов,Ли Цзун-дао и Янг Джень-нин предположили, что в слабыхвзаимодействиях пространственная четность не сохраняется.Они предложили для проверки закона сохраненияпространственной четности использовать -распадполяризованных ядер.

Поляризация ядер позволялафиксировать выделенное направление - спин ядра (спин ядране меняется при инверсии координат). В 1957 годуэксперимент по изучению -распада поляризованных ядер 60Сoбыл поставлен Ву Дзин-сюн. Оказалось, что электроны летят восновном в сторону противоположную направлению спинаядра. Таким образом несохранение четности для процессов,происходящих в результате слабого взаимодействия былоэкспериментально доказано. Оказалось, что мир несимметричен. И, в принципе, правое и левое можноразличить. Был установлен конкретный вид нарушенияпространственной четности. Оказалось, что частицы участвуютв слабых взаимодействиях своими левоспиральнымикомпонентами. Это так называемый (V-A)-вариант Ферми.В слабых взаимодействиях в отличие от сильных иэлектромагнитных также отсутствует симметрия относительнозарядового сопряжения - замены всех частиц насоответствующие античастицы.

Однако, как впервые былоуказано Л. Ландау, Ли Цзун-дао и Янг Джень-нином в 1956году в слабых взаимодействиях должна сохранятсякомбинированная инверсия (CP-четность) - одновременнаязамена частиц на античастицы и зеркальное отражение.Однако, в 1964 году В.

Фитчем, Дж. Кронином, Р. Турле и Дж.Христенсоном в экспериментах по распаду K0-мезонов былообнаружено нарушение закона сохранения CP-четности.Однозначной теоретической интерпретации этого фактасегодня нет. В квантовой теории поля Людерсом и Паули быладоказана CPT-теорема, согласно которой при любомвзаимодействии произведения трех инверсий пространственной, зарядовой и временной - инвариант.Исходя из CPT-теоремы и из не сохранения CP-четности,следует отсутствие симметрии относительно обращениявремени в распадах K0-мезонов..

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)