okun-fizika-elementarnykh-chastits (810758), страница 32
Текст из файла (страница 32)
рис. 44, где треугольник отвечает вкладу безмассового кварка). С учетом не только глюонов, но и легких кварков в квантовой хромодинамике Ь= 11 †'/«п~, где пг — число ароматов легких кварков. В 80-е годы требование отсутствия аномалий сыграло важную роль в установлении вида внутренней симметрии теории суперструн (калибровочпые группы 50(32) и Евх Ев) Античастица (по отношению к данной частице) — частица, обладающая той же массой, свином, временем жизни, что и данная частица, но имеющая все зарядовые квантовые числа противоположного знака. Под зарядовыми квантовыми числами здесь понимаются электрический заряд, лептонное квантовое число (иногда называемое лептонным зарядом), барионное квантовое число (иногда называемое барионным зарядом), гиперзаряд, цветовой заряд и т.
д. Например, античастицей электрона является позитрон, а античастицей позитрона — электрон. Такую же пару образуют протон и антипротон (р и р). Нейтрон и антинейтрон — оба электрически нейтральны, но отличаются знаком барионного заряда, а также знаком магнитного момента, Античастицеи В -гиперона является не Е -гиперон, имеющий тот же знак барионного заряда, а Х -гиперон (иногда его обозначают Х+). Античастица обычно обозначается той же буквой„что и частица, но со знаком «гильда» или черточкой над ней. Это обозначение не очень удачно, так как не соблюдает полного равноправия частицы и античастицы и взаимности, относительности самого понятия «античастица». Но лучшего обозначения пока не придумали.
Частицы, не обладающие никакими зарядовыми квантовыми числами, называются истинно нейтральными. Они сами являются своими античастицами. Примеры истинно нейтральных частиц: фотон, и'-мезон, «1-мезон, ~1'-мазок, 4>-мезон, уровни чармония, уровни ипсилония.
Аромат (от английского 11аооиг) — характеристика типа кварка (при данном цвете) или лептона. Известно 6 ароматов кварков: и, «(, з, с, б (шестой кварк, 1-кварк, пока что не открыт) — и 6 ароматов лептонов: е, и, т, ч„ т,„, ч,, 155 Аромат сохраняется в сильных и электромагнитных вза. имодействиях и не сохраняется в слабых взаимодействиях. Такие квантовые числа, как странность, чарм (очарование), бьюти (красота), представляют собой различные ароматы.
Асимптотическая свобода — свойство кварков и глюонов, заключающееся в том, что сильное (цветовое) взаимодействие между этими частицами логарифмически ослабевает при асимптотическом уменьшении расстояний между этими частицами. Свойство асимптотической свободы присуще калибровочному взаимодействию в квантовой хромодинамике и вообще в неабелевых калибровочных теориях; на опыте оно проявляется в глубоко-неупругих процессах и в тяжелых кваркониях. В математике «асимптотический» означает неограниченно приближающийся (от греческого «асимптотос» — несовпадающий).
Свойство асимптотической свободы неабелевых калибровочных теорий было открыто в 1973 г. Гроссом, Вилчеком и Политцером. Для калибровочной теории характерна логарифмическая зависимость константы связи и (так называемого инвариантного заряда) от квадрата переданного импульса д» (здесь и ниже д»=«г» — д,'): лн'(4') а !и 4' где )3(д») — так называемая функция Гелл-Манна — Лоу.
В основе свойства асимптотической свободы лежит тот факт, что в квантовой хромодинамике функция )) (д») отрицательна: ~)(д') = — ~' -! члены высших порядков по и' . 1бп» 4п ' Здесь 6==-11 — 'Апт(о»), а п~(д») — число кварковых ароматов с массами кварков, удовлетворяющими условию 4т»«д'. Из этого соотношения для стандартной хромодинамики с шестью ароматами кварков следует, что асимптотически а, (д') =.-— » ««(4~1 4п 4л 7 1п (д»/Л$со) Здесь Лссо, по определению, представляет собой то значение импульса, при котором' с«, обращается в бесконечность.
(Разумеется, при таких малых д» приведенная выше асимптотическая формула для а, уже неверна.) Из выражения для Ь видно, что при достаточно большом числе 1бб кварковых ароматов (пг)16) асимптотическая свобода разрушается. Для произвольной калибровочной группы 6 с дираков:кими фермионами в представлении Яг и комплексными :калярами в представлении )с, имеем Ь=- 1,С(0)+ 1,тР,), ~,ТР,), Здесь С (В) ба» Гас«1»с« ТЯ)ба» -1г(Г«, Г»), где С(б) — квадратичный оператор Казимира для присоединенного представления группы О, 1"« — структурные константы группы, а Г' — генераторы представления 1«.
Например, С=Ж для присоединенного представления группы ВУ(Ф) и Т=Ч» для спинорного представления той же группы. Ь-адроны — адроны, содержащие Ь-кварки, Иногда Ь- адроны называют прелестными частицами. Самые легкие из Ь-адронов — В-мезоны: В =Ьи, В'=--Ьи, В' =ЬЫ, В»=Ьг1, их масса ненамного превышает 5 ГэВ. Несколько тяжелее (около 5,5 ГэВ) самый легкий из Ь-барионов — Л =иЫ.
Мезоны со «скрытой прелестью», состоящие из Ь-кварка и Ь-антикварка (Ь), образуют уровни ипсилония. Часто ипсилоний называют боттонием или боттомонием. Терминология здесь еще не установилась. Иногда под Ь-адронами подразумевают только частицы с «явной прелестью». Барионий — система, состоящая из бариона и антибариоиа, связанных сильным притяжением друг к другу. Тщательные поиски бариония с энергией связи меньше или порядка 200 МэВ на низкоэнергетическом антипротонном кольце ЦЕРН привели, в отличие от прежних менее точных опытов, пока к отрицательным результатам, Барионы — адроны, обладающие полуцелым спином.
Все барионы характеризуются значением барионного квантового числа (барионного заряда), равным +1, все антибарионы — значением, равным — 1. В сильных, слабых и электромагнитных взаимодействиях барионное квантовое число сохраняется, Поэтому во всех процессах, обусловленных этими взаимодействиями, сохраняется разность между числом барнонов и числом антибарионов.
Модели великого объединения предсказывают существование процессов, не сохраняющих барионный заряд (распад протонов). 157 Слово «барион» происходит от греческого «бариос»вЂ” тяжелый. Согласно кварковой модели, каждый из известных барионов состоит из трех кварков. Барионы, в которых все три кварка принадлежат первому поколению (и- и г(-кварки), обозначаются буквой М, если их изотопический спин равен «(м и буквой Л, если их изотопический спин равен ),.
Известно свыше 20-ти У- дублетов и свыше 20-ти Л-квартетов (Л ', Л +, Л', Л ). Самые легкие из ЛГ-барионов — протон и нейтрон, самые тяжелые — У(3000). Здесь и ниже в скобках указана масса в МэВ. Самые легкие нз Л-барнопов Л(!230), самые тяжелые Л(3000). Барионы, в которых два кварка принадлежат первому поколению, а третий — более тяжелый, обозначаются Л, если их изоспин равен нулю, и Х, если он равен единице. Если третий кварк странный, з, то Л н Х не имеют индексов, например Л(2585) или Х(3170).
Известно 18 синг- летов Л" и 27 триплетов (Х+, Х, Х'). Если третий кварк с, Ь или 1, то его символ указывается в виде нижнего индекса, например Л,+ (2282), Х '(2450), Х;(2450), Х',(2450) или Л««(5425). Верхний индекс указывает электрический заряд частицы. Барионы, в которых только один кварк принадлежит первому поколению, а два других более тяжелые, обозначаются Я (их изотопический спин равен '!,). При этом присутствие з-кварков не отмечается индексом, а присутствие более тяжелых кварков отмечается нижними индексами. Известно 11 В-дублетов (В', В ). Наблюдали также барион Я«(2460) (его старое название А(2460)), Барионы типа В„или Я,„и т. п, пока не наблюдались.
Барионы, не содержащие кварков первого поколения, называются Ы-барионами (их изотопический спин равен пулю). Самый легкий из Й-барионов состоит нз трех з-кварков, это 11 (1672). Имеются указания на существование бариона 11,'(2740) — его старое название Т(2740).
Как и в предыдущих случаях, нижние индексы указывают на присутствие тяжелых кварков (с, Ь, 1). Бозоны — элементарные или составные частицы, обладающие целым спином. Бозоны подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна. В данном квантовом состоянии может находиться произвольно большое число бозонов данного типа.
Примеры бозонов: фотон, мезопы, ядро Не«, атом этого изотопа гелия н т. д. 158 Слово «бозон» вЂ” производное от фамилии индийского физика Бозе (!894 — 1974). Вакуум физический — состояние системы квантованных полей с наименьшей энергией, на фоне которого разыгрываются все физические процессы. Из-за квантовых эффектов (рождения пар виртуальных частиц и из-за более сложных вакуумных флуктуаций квантованных полей) физический вакуум имеет сложную структуру и может обладать ненулевыми квантовыми числами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
