Элементарная частица со знаком

Элементарные частицы. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

элементарная частица со знаком

частица со знаком минус — ответ на кроссворд / сканворд, слово из 5 (пяти) букв. Элемента́рная части́ца — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в .. Условия использования. Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак некоммерческой организации Wikimedia Foundation, Inc. Политика. античастица. элементарная частица, имеющая те же массу, спин, время жизни и некоторые другие внутренние характеристики, что и частица.

Этому разделению отвечает наличие у адронов особых квантовых чисел: Уже первые исследования обычных адронов выявили наличие среди них семейств частиц, близких по массе и с очень сходными свойствами по отношению к сильному взаимодействию, но с разл.

Протон и нейтрон нуклоны были первым примером такого семейства. Такие семейства позже были обнаружены среди странных, очарованных и прелестных адронов. Общность свойств частиц, входящих в такие семейства, является отражением существования у них одинакового значения квантового числа - изотопического спина I, принимающего, как и обычный спин, целые и полуцелые значения.

Сами семейства обычно наз. Частицы, не имеющие античастиц, наз. Истинно нейтральные адроны обладают спец. Спин J связан со строгим законом сохранения момента количества движения и потому является точным квантовым чис. Другое точное квантовое число-электрич. В пределах точности проведённых измерений сохраняются также квантовые числа B и L, хотя для этого не существует серьёзных теоретич. Более того, наблюдаемая барионная асимметрия Вселенной наиб. Тем не менее наблюдаемая стабильность протона есть отражение высокой степени точности сохранения B и L нет, напр.

Однако большинство квантовых чисел адронов неточные. Странность, очарование и прелесть сохраняются в сильном и эл--магн.

Слабое взаимодействие изменяет также внутр. С гораздо большей степенью точности сохраняется комбинированная чётность CP СР-чётностъоднако и она нарушается в нек-рых процессах, обусловленных слабым взаимодействием. Причины, вызывающие несохранение мн. Раздельно даны частицы и античастицы изменение P у антибарионов не указано. Истинно нейтральные частицы помещены в центре первой колонки. Как уже отмечалось, группа лептонов весьма немногочисленна, а массы частиц в осн.

Для масс всех типов нейтрино существуют довольно жёсткие ограничения сверху, но каковы их истинные значения, предстоит ещё выяснить. Увеличение числа известных Э. Адроны в своём большинстве представлены резонансами. Обращает на себя внимание тенденция к росту спина по мере роста массы резонансов; она хорошо прослеживается на разл.

Следует также отметить, что странные частицы несколько массивнее обычных частиц, очарованные частицы массивнее странных, а прелестные частицы массивнее очарованных. Кварковая модель адронов Если классификация калибровочных бозонов и лептонов не вызывает особых проблем, то большое число адронов уже в нач. Симметрия SU 2 ]. Предполагается, что эти преобразования действуют в нек-ром специфич.

Концепция симметрии как фактора, определяющего существование разл. Отсюда и происходит назв. Внимательное рассмотрение показывает, что странные и обычные адроны в совокупности образуют более широкие объединения частиц с близкими свойствами, чем изотопич.

Их принято называть супермульти-плетами. Число частиц, входящих в наблюдаемые супер-мультиплеты, равно 8 и С точки зрения симметрии возникновение супермультиплетов истолковывается как проявление существования у сильного взаимодействия группы симметрии более широкой, чем группа SU 2а именно унитарной группы SU 3 - группы преобразований в трёхмерном комплексном пространстве [Гелл-Ман, Ю. Neeman]; см. Соответствующая симметрия получила назв. Группа SU 3 имеет, в частности, неприводимые представления с числом компонент 8 и 10, к-рые можно сопоставить наблюдаемым супермультиплетам: Примерами супермультиплетов могут служить следующие группы частиц с одинаковыми значениями JP.

Унитарная симметрия менее точная, чем изотопич. В соответствии с этим различие в массах частиц, входящих в октеты и декуплеты, довольно значительно. По этой же причине разбиение адронов на супермульти-плеты сравнительно просто осуществляется для Э. При больших массах, когда имеется много разл. Обнаружение среди адронов выделенных супермульти-плетов фиксированных размерностей, отвечающих опре-дел. Zweig и независимо Гелл-Маном в см.

Идея кварков была подсказана матем. Необходимо только допустить существование особых частиц, связанных с этими компонентами, что и было сделано Цвейгом и Гелл-Маном для частного случая группы SU 3. Эти частицы были названы кварками. Конкретный кварковый состав мезонов и барионов был выведен из того факта, что мезоны, как правило, входят в супермультиплеты с числом частиц, равным 8, а бари-оны-8 и Эта закономерность легко воспроизводится, если предположить, что мезоны составлены из кварка и антикварка, символически: B силу свойств группы SU 3 9 мезонов разбиваются на супермультиплеты из 1 и 8 частиц, а 27 барионов-на супермультиплеты, содержащие 1, 10 и дважды по 8 частиц, что и объясняет наблюдаемую выделенность октетов и декуплетов.

Вся совокупность известных к тому моменту фактов прекрасно согласовывалась с этим предложением. Последующее обнаружение пси-частиц, а затем ипсилон-частиц, очарованных и прелестных адронов показало, что для объяснения их свойств трёх кварков недостаточно и необходимо допустить существование ещё двух типов кварков c и b, несущих новые квантовые числа: Это обстоятельство не поколебало, однако, основные положения кварковой модели. Был сохранён, в частности, центр. Более того, именно на основе предположения о кварковом строении пси- и ипсилон-частиц удалось дать физ.

Исторически открытие пси- и ипсилон-частиц, равно как и новых типов очарованных и прелестных адронов, явилось важным этапом в утверждении представлений о кварковом строении всех сильновзаимодействующих частиц. Указанная выше кварковая структура адронов и матем. Обращают на себя внимание необычные дробные значения электрич. Индекс a принимает значения 1, 2, 3. Боголюбов с сотрудниками,Й.

Khan, И. Квантовые числа каждого типа кварка не меняются при изменении цвета, поэтому табл. Как было показано позднее, величины qa для каждого i при изменении a с точки зрения их трансформац. Цветовая симметрия SU 3 ].

Необходимость введения цвета вытекает из требования антисимметрии волновой ф-ции системы кварков, образующих барионы. Между тем имеются барионы, составленные из трёх одинаковых кварков с одинаковой ориентацией спинов: С учётом цвета требуемая антисимметрия легко восстанавливается. Уточнённые ф-ли структурного состава мезонов и барионов выглядят при этом следующим образом: Важно отметить, что ни мезоны, ни барионы не несут цветовых индексов лишены цвета и являются, как иногда говорят, "белыми" частицами.

Это связано с тем, что кварки в свободном состоянии, несмотря на многочисленные тщательные их поиски, не наблюдались. В этом, кстати, проявляется ещё одна особенность кварков как частиц совершенно новой, необычной природы.

Поэтому прямых данных о массах кварков. Имеются лишь косвенные оценки величин масс кварков, к-рые могут быть извлечены из их разл. Для массы t-кварка дана предварительная эксперим. Всё многообразие адронов возникает за счёт разл. Обычным адронам соответствуют связанные состояния, построенные только из и- и d-кварков [для мезонов с возможным участием комбинаций s. В состав бариона может входить два и три s-кварка соответственно с- и b-кварка.

Допустимы также сочетания разл. Очевидно, что чем больше s- с- или b-кварков содержит адрон, тем он массивнее. Если сравнивать основные не возбуждённые состояния адронов, именно такая картина и наблюдается табл. С учётом того, что внутр. Именно эти значения наблюдаются у адронов, имеющих наименьшую массу при заданных значениях I и S, С, b. В качестве иллюстрации в табл.

Более детальное динамическое рассмотрение позволяет также сделать ряд полезных заключений относительно взаимосвязи масс внутри разл. Правильно передавая специфику адронов с наименьшими массами и спинами, кварковая модель естеств. Многочисленность адронов есть отражение их сложного строения и возможности существования разл. Все возбуждённые состояния кварковых систем неустойчивы относительно быстрых переходов за счёт сильного взаимодействия в нижележащие состояния.

Они-то и образуют осн. Небольшую долю резонансов составляют также кварковые системы с параллельной ориентацией спинов за исключением W. Кварковые конфигурации с антипараллельной ориентацией спинов, относящиеся к осн. Возбуждения кварковых систем происходят как за счёт изменения вращат. В первом случае рост массы системы сопровождается изменением суммарного спина J и чётности P системы, во втором случае увеличение массы происходит без изменения JP.

При формулировке кварковой модели кварки рассматривались как гипотетич. В последующие годы были проведены эксперименты, к-рые позволяют говорить о кварках как о реальных материальных образованиях внутри адронов. Первыми были эксперименты по рассеянию электронов на нуклонах на очень большие углы.

Эти экспериментынапоминающие классич. Сравнение данных этих экспериментов с аналогичными данными по рассеянию нейтрино на нуклонах позволили сделать заключение о ср. Изучение процесса рождения адронов при аннигиляции электрона и позитрона, к-рый предположительно идёт через следующие стадии: Струя адронная ,генетически связанных с каждым из образующихся кварков, и позволило определить спин кварков.

Общее число рождённых в этом процессе адронов свидетельствует также о том, что в промежуточном состоянии каждый тип кварка представлен тремя разновидностями. Кварки фактически приобрели статус новых Э. Число известных видов кварков невелико. Бесструктурность кварков, конечно, может отражать лишь достигнутый уровень исследования этих материальных образований.

От всех других Э. Эта особенность кварков, скорее всего, связана со спецификой их взаимодействия, порождаемого обменом особыми частицами - глюонамиприводящего к тому, что силы притяжения между ними не ослабляются с расстоянием. Как следствие, для отделения кварков друг от друга требуется бесконечная энергия, что, очевидно, невозможно теория.

Реально при попытке отделить кварки друг от друга происходит образование дополнит. Невозможность наблюдения кварков в свободном состоянии делает их совершенно новым типом структурных единиц вещества.

Всё сказанное подводит к выводу, что кварки, наряду с лептонами и калибровочными бозонами, также не имеющими наблюдаемых признаков структуры, образуют группу Э. Элементарные частицы и квантовая теория поля. Стандартная модель взаимодействий Для описания свойств и взаимодействий Э. Каждый такой квант и есть Э. Трансформационные свойства по отношению к преобразованиям группы Лоренца задают спин частиц: Это дополнительная их характеристика, происхождение к-рой не понято до конца.

Для описания процессов, происходящих с Э.

элементарные частицы

В лагранжианепостроенном из полей, участвующих во взаимодействии частиц, заключены все сведения о свойствах частиц и динамике их поведения.

Лагранжиан включает в себя два гл. Знание точной формы позволяет в принципе, используя аппарат матрицы рассеяния S-матрицырассчитывать вероятности переходов от исходной совокупности частиц к заданной конечной совокупности частиц, происходящих под влиянием существующего между ними взаимодействия.

Отталкиваясь от известного положения о том, что всякий наблюдаемый экспериментально закон сохранения связан с инвариантностью описывающего систему лагранжиана относительно преобразований нек-рой группы симметрии Нётер теорема ,Янг и Миллс потребовали, чтобы эта инвариантность выполнялась локально.

Оказалось, что выполнение этого требования, физически связанного с тем, что взаимодействие не может мгновенно передаваться от точки к точке, возможно только при введении в структуру лагранжиана спец. Причём структуры свободного лагранжиана и оказались в указанном подходе тесно связанными: В силу сказанного в видоизменённом лагранжиане автоматически возникают члены строго определ. При этом калибровочные поля осуществляют роль переносчиков взаимодействия между исходными полями.

Конечно, поскольку в лагранжиане появились новые калибровочные поля, свободный лагранжиан должен быть дополнен членом, связанным с ними, и подвергнуться процедуре видоизменений, описанной выше. При точном соблюдении калибровочной инвариантности калибровочные поля отвечают бозонам с нулевой массой.

При нарушении симметрии масса бозонов отлична от нуля. В таком подходе задача построения лагранжиана, отражающего динамику взаимодействующих полей, по существу сводится к правильному отбору системы полей, составляющих первоначальный свободный лагранжиан и фиксации его формы.

Последняя, впрочем, при заданных трансформационных свойствах относительно группы Лоренца однозначно определяется требованием релятивистской инвариантности и очевидным требованием вхождения только структур, квадратичных по полям.

Такой выбор позволяет, опираясь на принцип локальной калибровочной инвариантности, построить весьма успешную схему описания сильного и эл--слабого взаимодействий Э. Модель исходит прежде всего из допущения, что для сильного взаимодействия имеет место точная симметрия SUc 3отвечающая преобразованиям в "цветовом" трёхмерном пространстве.

При этом предполагается, что кварки преобразуются по фундам. Выполнение требования локальной калибровочной инвариантности для кваркового лагранжиана приводит к появлению в структуре теории восьми безмассовых калибровочных бозонов, названных глюонами, взаимодействующих с кварками и между собой строго определ.

Разработанная на этой основе схема описания сильного взаимодействия получила назв. Правильность её предсказаний подтверждена многочисл.

Имеются также серьёзные основания полагать, что аппарат квантовой хромодинамики содержит в себе объяснение явления конфайнмента. При построении теории эл--слабого взаимодействия было использовано то обстоятельство, что существование пар лептонов с одинаковым лептонным числом Le, Lv, Ltно с разным электрич.

Аналогичная трактовка возможна в отношении пар кварков, участвующих в слабом взаимодействии. Отметим, что рассмотрение в рамках этой схемы слабого взаимодействия с участием кварка b снеобходимостью ведёт к заключению о существовании у него изотопического партнёра кварка t, составляющего пару t, b. Выделение слабым взаимодействием определ. При этом левым и правым фермионам следует приписывать разные значения гиперзаряда Yсл, а правые фермионы нужно рассматривать как изотопические скаляры.

Если отвлечься от нарушения этой симметрии и воспользоваться строгим условием локальной калибровочной инвариантности, то возникнет теория эл--слабого взаимодействия кварков и лептонов, в к-рой фигурируют четыре безмассовых бозона два заряженных и два нейтральных и две константы взаимодействия, соответствующие группам SUсл 2 и Uсл 1.

В этой теории члены лагранжиана, отвечающие взаимодействию с заряж. Отсюда следует лишь то, что в ре-алистич. Это находится в соответствии и с фактом нарушенности симметрии SUсл 2 Uсл 1. Однако прямое введение конечных масс промежуточных бозонов в построенный описанным выше образом лагранжиан невозможно. Учесть непротиворечивым образом нарушение симметрии и добиться появления в теории конечных масс промежуточных бозонов удалось с помощью важного предположения о существовании в природе особых скалярных полей F Хиггса полейвзаимодействующих с фермионными и калибровочными полями и обладающих специфическим самовзаимодействием, ведущим к явлению спонтанного нарушения симметрии [П.

Введение в лагранжиан теории в простейшем варианте одного дублета по группе слабого изоспина полей Хиггса приводит к тому, что вся система полей переходит к новому, более низкому по энергии вакуумному состоянию, отвечающему нарушенной симметрии. Нарушение симметрии и появление в теории конечного F0 приводит за счёт Хиггса механизма к неисчезающей массе заряж.

В результате смешивания возникают безмассовое эл--магн. Параметр угол смешивания Вайн-берга угол нейтральных бозонов в этой схеме задаётся отношением констант взаимодействия групп Uсл l и SUсл 2: Salam; обобщение на кварки: Обнаружение в при изучении рассеяния нейтрино нейтральных слабых токов, предсказанных описанной выше схемой, и последовавшее затем в открытие W-и Z-бозонов с массами соответственно 80 ГэВ и 91 ГэВ блестяще подтвердили всю концепцию единого описания эл--магн.

Стало понятно, что "слабость" слабого взаимодействия при энергиях, заметно меньших mW и mZ, в осн. Это означает, что эфф.

При энергиях же в. Построение единого описания эл--магн. Проведённые поиски показали, что её масса превышает 60 ГэВ. Теория не даёт, однако, точного предсказания для величины массы бозона Хиггса. Можно лишь утверждать, что значение его массы не превышает 1 ТэВ. Оценочные значения массы этой частицы лежат в диапазоне ГэВ.

Итак, "стандартная модель" отбирает в качестве фун-дам. Как следствие, получается теория, в к-рой переносчиками взаимодействия являются калибровочные бозоны: И хотя "стандартная модель" весьма успешно справляется с описанием всех известных фактов, относящихся к Э. В структуре "стандартной модели" ещё достаточно много произвольных, эмпирически определяемых параметров значений масс кварков и лептонов, значений констант взаимодействия, углов смешивания и.

Число поколений фермионов в модели также не определено. Пока эксперимент уверенно утверждает лишь то, что число поколений не превышает трёх, если в природе не существует тяжёлых нейтрино с массами в неск. С точки зрения свойств симметрии взаимодействий более естественно было бы ожидать, что во всеобъемлющей теории Э.

Группы симметрии "стандартной модели" в этом случае можно было бы трактовать как продукты редукции большой группы при нарушении связанной с ней симметрии. На этом пути, в принципе, могла бы возникнуть возможность Великого объединения взаимодействий. Формальной основой такого объединения может служить свойство изменения с энергией эфф.

Упомянутые очень медленные логарифмические изменения описываются выражением связывающим значения эфф. Характер этих изменений разный для разл. Поскольку b1, b2 и b3 различны, допустима возможность того, что, несмотря на заметные расхождения величин ai-1 m при исследованных энергиях m, при очень больших энергиях M все три значения ai-1 M совпадут.

Тщательный анализ, однако, показал, что в рамках стандартной модели, используя известные значения ai-1 mполучить совпадение всех трёх значений ai-1 М при каком-то большом M невозможно, то есть вариант теории с Великим объединением в этой модели не реализуем. В то же время было выяснено, что в схемах, отличных от стандартной модели, с изменённым составом осн. Изменения в составе осн. Руководящей идеей при выборе изменённого состава осн. Эйнштейн в предположил, что эл--магн.

Millikan в при исследовании фотоэффекта и А. Compton в при изучении рассеяния g-квантов на электронах см. Идея о существовании нейтрино - частицы, исключительно слабо взаимодействующей с веществом, принадлежит В. Pauli,указавшему, что подобная гипотеза позволяет устранить трудности с законом сохранения энергии в процессах бета-распада радиоакт.

Экспериментально существование нейтрино было подтверждено при исследовании процесса обратного бета-распада лишь в [Ф. С х и до нач. В в составе космич. Позитрон был первой открытой античастицей. Существование позитрона непосредственно вытекает из релятивистской теории электрона, развитой П. Dirac в незадолго до обнаружения позитрона. В Андерсон и С. Neddermeyer обнаружили при исследовании космич.

В также в космич. Существование подобных частиц было предположено X. При столкновении с веществом ускоренные протоны и электроны рождают новые Э. Стремление к увеличению энергий ускоренных частиц обусловлено тем, что на этом пути открываются возможности изучения строения материи на тем меньших расстояниях, чем выше энергия сталкивающихся частиц, а также возможностью рождения всё бo-лее тяжёлых частиц.

Ускорители существенно увеличили темп получения новых данных и в короткий срок расширили и обогатили наше знание свойств микромира. Ввод в строй протонных ускорителей с энергиями в миллиарды эВ позволил открыть тяжёлые античастицы: В была открыта самая тяжёлая частица из группы гиперонов - W- с массой ок.

Начиная с х гг. Массы большинства резонансов превышают массу протона. В обнаружены массивные протонные массы и в то же время относительно устойчивые пси-частицы, со временем жизни примерно в раз большим времени жизни, типичного для резонансов. Они оказались тесно связанными с новым семейством Э. В обнаружены ещё более тяжёлые ок. Они явились провозвестниками существования ещё одного необычного семейства прелестных, или красивых, частиц.

Его представители - В-мезоны - открыты вLb-барионы - в В выяснено, что в природе существует не один тип нейтрино, а, по крайней мере, два: Вскоре стало ясно, что с ним связан ещё один тип нейтрино vт. Наконец, в в ходе экспериментов на протон-антипротонном коллайдере установке для осуществления встречных столкновений пучков ускоренных частиц открыты самые тяжёлые из известных Э. Для их описания, помимо характеристик, заимствованных из классич.

Gell-Mann], очарование [Дж. Glashow], красота [X. Уже названия приведённых характеристик отражают необычность описываемых ими свойств Э. Закономерности, управляющие поведением материи в малом, оказались настолько отличными от закономерностей классич.

Такими новыми теориями явились прежде всего частная спец. Теория относительности и квантовая механика ознаменовали собой подлинную революцию в науке о природе и заложили основы для описания явлений микромира. Однако для описания процессов, происходящих с Э. Понадобился следующий шаг - квантование классич.

элементарная частица со знаком

Важнейшими этапами на пути её развития были: Fermi] - предшественницы совр. Этот период завершился созданием последоват.

Schwinger ; ], основанного на использовании техники перенормировки. Эта техника была обобщена в дальнейшем и на др. Существенный этап последующего развития квантовой теории поля был связан с разработкой представлений о. Миллс,которые позволили установить взаимосвязь свойств симметрии взаимодействия с динамикой полей. Квантовая теория калибровочных полей в настоящее время является основой для описания взаимодействий Э. У этой теории имеется ряд серьёзных успехов, и всё же она ещё очень далека от завершённости и не может пока претендовать на роль всеобъемлющей теории Э.

Возможно, понадобятся ещё не одна перестройка всех представлений и гораздо более глубокое понимание взаимосвязи свойств микрочастиц и свойств пространства-времени, прежде чем такая теория будет построена. Основные свойства элементарных частиц.

Классы взаимодействий Все элементарные частицы - объекты исключительно малых масс и размеров. Определённые из опыта размеры протона, нейтрона, p- и К-мезонов по порядку величины равны см см.

элементарная частица со знаком

У электрона и мюона определить размеры не удалось, известно лишь, что они меньше см. Это и приводит к тому, что квантовые закономерности являются определяющими в поведении элементарных частиц. В этом отношении они полностью аналогичны фотонам. Элементарные частицы - это специфич. Все процессы с Э. Только на этой основе можно понять, напр. Но и процессы упругого рассеяния частиц, напр. Распад нестабильных элементарных частиц на более лёгкие частицы, сопровождаемый выделением энергии, отвечает той же закономерности и является процессом, в к-ром продукты распада рождаются в момент самого распада и до этого момента не существуют.

В этом отношении распад элементарных частиц подобен распаду возбуждённого атома на осн. Примерами распадов элементарных частиц могут служить знак "тильда" над символом частицы здесь и в дальнейшем соответствует античастице. В соответствии с этим порождающие их взаимодействия элементарных частиц можно феноменологически разделить на неск.

Сильное взаимодействие выделяется как взаимодействие, к-рое ответственно за процессы с элементарными частицами, протекающие с наибольшей интенсивностью по сравнению с др. Оно приводит к самой сильной связи элементарных частиц. Именно сильное взаимодействие обусловливает связь протонов и нейтронов в ядрах атомов и обеспечивает исключит. Процессы, обусловленные им, менее интенсивны, чем процессы сильного взаимодействия, а порождаемая им связь элементарных частиц заметно слабее.

Слабое взаимодействие, как показывает само название, слабо влияет на поведение элементарных частиц или вызывает очень медленно протекающие процессы изменения их состояния.

Частица со знаком минус — 5 букв сканворд

Иллюстрацией этого утверждения может служить, напр. Слабое взаимодействие ответственно за сравнительно медленные распады. Как правило, времена жизни этих частиц лежат в диапазоне с, тогда как типичные времена переходов для сильного взаимодействия элементарных частиц составляют. В дальнейшем за исключением раздела 7 они обсуждаться не. Кроме того, интенсивности разл. Всё это приводит к тому, что относит. Выдвинуто также привлекательное предположение о возможном выравнивании констант всех трёх видов взаимодействий, включая сильное, при сверхвысоких энергиях, больших ГэВ модель.

В зависимости от участия в тех или иных видах взаимодействий все изученные Э. Адроны характеризуются прежде всего тем, что они участвуют в сильном взаимодействии, наряду с эл--магнитным и слабым, тогда как лептоны участвуют только в эл--магнитном и слабом взаимодействиях. Наличие общего для той и другой группы гравитац. Массы адронов по порядку величины близки к массе протона триногда превышая её в неск.

Массы лептонов, известных добыли невелики 0,1 mp - отсюда их название. Однако более поздние данные свидетельствуют о существовании тяжёлых т-лептонов с массой ок. Адроны-самая обширная группа из известных Э. В неё входят все барионы и мезоны, а также .