какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Спросите Итана №5: Слабое взаимодействие

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Время подобно реке, несущей проходящие мимо события, и течение её сильно; только что-либо покажется вам на глаза — а его уже унесло, и видно что-то другое, что тоже вскоре унесёт.

Каждый из нас стремится создать целостную картину мира, включая картину Вселенной, от мельчайших субатомных частиц до величайших масштабов. Но законы физики порою настолько странные и контринтуитивные, что эта задача может стать непосильной для тех, кто не стал профессиональными теоритическими физиками.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Хотя это и не астрономия, но может быть вы подскажете. Сильное взаимодействие переносится глюонами и связывает кварки и глюоны вместе. Электромагнитное переносится фотонами и связывает электрические заряженные частицы. Гравитация, предположительно, переносится гравитонами и связывает все частицы с массой. Слабое переносится W и Z частицами, и … связано с распадом? Почему слабое взаимодействие описывают именно так? Ответственно ли слабое взаимодействие за притяжение и/или отталкивание каких-либо частиц? И каких? А если нет, почему тогда это одно из фундаментальных взаимодействий, если оно не связано ни с какими силами? Спасибо.

И всё это – взаимодействия, силы. Для частиц, состояние которых можно измерить, приложение силы меняет её момент – в обычной жизни в таких случаях мы говорим об ускорении. И для трёх из указанных сил это так и есть.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

В случае гравитации, общая сумма энергии (в основном массы, но сюда входит вся энергия) искривляет пространство-время, и движение всех остальных частиц меняется в присутствии всего, что имеет энергию. Так оно работает в классической (не квантовой) теории гравитации. Может, и есть более общая теория, квантовой гравитации, где происходит обмен гравитонами, приводящий к тому, что мы наблюдаем как гравитационное взаимодействие.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Перед тем, как продолжить, уясните:

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

В электромагнетизме основное свойство – электрический заряд. В отличие от гравитации, он может быть положительным или отрицательным. Фотон, частица, переносящая взаимодействие, связанное с зарядом, приводит к тому, что одинаковые заряды отталкиваются, а различающиеся – притягиваются.

Стоит отметить, что движущиеся заряды, или электрические токи, испытывают ещё одно проявление электромагнетизма – магнетизм. С гравитацией происходит то же самое, и называется гравитомагнетизм (или гравитоэлектромагнетизм). Углубляться не будем – суть в том, что есть не только заряд и переносчик силы, но и токи.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Масс везде много, поэтому гравитацию наблюдать легко. А поскольку сильное взаимодействие и электромагнетизм довольно сильны, их тоже легко наблюдать.

Но что насчёт последнего? Слабого взаимодействия?

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Про него мы обычно говорим в контексте радиоактивного распада. Тяжёлые кварк или лептон распадаются на лёгкие и более стабильные. Да, слабое взаимодействие имеет к этому отношение. Но в данном примере оно как-то отличается от остальных сил.

Оказывается, что слабое взаимодействие – тоже сила, просто про неё нечасто рассказывают. Она ведь слабая! В 10 000 000 раз слабее, чем электромагнетизм, на дистанции длиной в диаметр протона.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Заряженная частица всегда имеет заряд, независимо от того, двигается она или нет. Но электрический ток, создаваемый ею, зависит от её движения относительно остальных частиц. Ток определяет магнетизм, который так же важен, как и электрическая часть электромагнетизма. У составных частиц вроде протона и нейтрона есть существенные магнитные моменты, как и у электрона.

Кварки и лептоны бывают шести ароматов. Кварки – верхний, нижний, странный, очарованный, прелестный, истинный (согласно их буквенным обозначениям в латинице u, d, s, c, t, b — up, down, strange, charm, top, bottom). Лептоны – электрон, электрон-нейтрино, мюон, мюон-нейтрино, тау, тау-нейтрино. У каждого из них есть электрический заряд, но также и аромат. Если мы объединим электромагнетизм и слабое взаимодействие, чтобы получить электрослабое взаимодействие, то у каждой из частиц будет некий слабый заряд, или электрослабый ток, и константа слабого взаимодействия. Всё это описано в Стандартной модели, но проверить это было довольно сложно, поскольку электромагнетизм настолько силён.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

В новом эксперименте, результаты которого недавно были опубликованы, впервые был измерен вклад слабого взаимодействия. Эксперимент позволил определить слабое взаимодействие верхних и нижних кварков

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

и слабые заряды протона и нейтрона. Предсказания Стандартной модели для слабых зарядов были такие:

А по результатам рассеяния эксперимент выдал следующие значения:

Что очень хорошо совпадает с теорией с учётом погрешности. Экспериментаторы говорят, что обработав больше данных, они ещё уменьшат погрешность. И если там будут какие-то сюрпризы или расхождения со Стандартной моделью, это будет круто! Но на это ничто не указывает:

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Поэтому у частиц есть слабый заряд, но мы про него не распространяемся, поскольку его нереально тяжело измерить. Но мы всё-таки сделали это, и судя по всему, снова подтвердили Стандартную модель.

Источник

Законы сохранения во взаимодействиях

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

” обозначаются античастицы. В левой части электрический заряд равен минус единице (одному элементарному заряду), мюонный лептонный заряд равен единице. В правой части электрический заряд также равен минус единице. Электронные лептонные заряды электрона и электронного антинейтрино взаимно уничтожаются, так что в сумме получается нуль. Мюонное нейтрино дает равный единице мюоный лептонный заряд. Все законы сохранения выполняются.

Задача 3. Используя законы сохранения, объясните, почему протон является стабильной частицей, а нейтрон имеет возможность распасться. На какие частицы распадается нейтрон?

Задача 4. Покажите, что свободный фотон ни при какой энергии не может распасться. Какой закон сохранения будет обязательно нарушен? Почему вблизи какого либо ядра возможно взаимодействие g®e++e-?

Пример.Распад нейтрального каона на пару пионов K0®p++p-возможен, хотя странность не сохраняется. Причина состоит в том, что это взаимодействие является слабым. А в слабых взаимодействия допускается несохранение странности.

Источник

Какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Реакции между частицами приводят к образованию новых частиц в результате всех трех типов взаимодействия – сильного, электромагнитного и слабого. Вероятности образования различных частиц определяются законами сохранения и константами взаимодействий. С наибольшими сечениями (σ

1 барн) образуются частицы в результате сильного взаимодействия, сечение электромагнитных взаимодействий имеет характерные величины на два порядка меньше. Характерные величины сечений слабого взаимодействия

7.1. Взаимодействия частиц

В Стандартной Модели взаимодействия частиц описываются с учетом трех фундаментальных сил. Некоторые существенные свойства взаимодействий приведены в таблице:

Из сравнения свойств фундаментальных сил видно, что наиболее вероятны реакции, протекающие за счет сильного взаимодействия, затем идут электромагнитные процессы, и наименее вероятны реакции за счет слабого взаимодействия. Однако возможность осуществления той или иной реакции ограничивается набором законов сохранения, и для разных взаимодействий эти ограничения различаются.

7.2. Законы сохранения

Процессы взаимодействия частиц подчиняются определенным законам сохранения физических величин. В таблице перечислены данные законы и указано, в каком типе фундаментальных взаимодействий данная характеристика сохраняется. Некоторые законы сохранения аддитивны (A), т. е. в процессе взаимодействия сохраняется суммарная величина соответствующих характеристик или квантовых чисел. Например, во всех взаимодействиях сохраняется сумма энергий частиц. Ряд законов сохранения имеет мультипликативный характер (M) − в данных процессах сохраняется произведение соответствующих характеристик (квантовых чисел). Законы сохранения обусловлены свойствами симметрии взаимодействий.

ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ

СлабоеЭлектромагнитноеСильное
Действует на:ароматЭлектрический зарядЦветовой заряд
Взаимодействующие фермионыКварки, лептоныКварки, заряженные лептоныКварки
Характерное время взаимодействия, с
ХарактеристикаВзаимодействие
СильноеЭлектромагнитноеСлабое
Аддитивные законы сохранения
Электрический заряд, Q+++
Энергия, E+++
Импульс, p+++
Угловой момент, J+++
Барионный заряд, B+++
Лептонные заряды*, Le, Lμ, Lτ+++
Странность, s++
Очарование, c++
Bottomness, b++
Topness, t++
Изоспин, I+
Проекция изоспина, I3++
Мультипликативные законы сохранения
Р-четность, P++
С-четность++
CP-инвариантность++
T-инвариантность++
CPT-инвариантность+++

* Имеющиеся экспериментальные данные и стандартная электрослабая теория согласуются с абсолютным сохранением трёх отдельных лептонных зарядов Le, Lμ и Lτ за исключением эффектов нейтринного смешивания, связанных с массами нейтрино и проявляющегося в нейтринных осцилляциях. Осцилляции приводят к нарушению законов сохранения лептонных зарядов по отдельности, но полный лептонный заряд ∑(Le+ Lμ + Lτ) сохраняется. Вероятность нарушений сохранения Le, Lμ и Lτ мала, эти нарушения, по существу, не наблюдаемы, и законом сохранения отдельных лептонных чисел пользоваться можно.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях
Рис. 7.1.Диаграмма слабого взаимодействия двух нейтрино одинакового аромата

В процессах с участием нейтральных слабых токов не изменяются ни электрические заряды участвующих частиц (лептонов и кварков), ни ароматы участвующих фермионов. Нейтральные слабые токи истинно нейтральны, так как истинно нейтральными частицами являются сами Z‑бозоны. В качестве примера процесса с участием Z-бозона на рис. 7.1 приведена диаграмма слабого взаимодействия двух нейтрино одинакового аромата.
В слабых взаимодействиях нарушаются мультипликативные законы сохранения пространственной Р и зарядовой С четностей, а также их произведение СР-четность.

7.3. Пространственная четность (Р-четность)

Операция пространственной инверсии заключается в зеркальном отражении трех пространственных координатных осей. В результате данной операции радиус-вектор какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхи импульс частицы какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхменяют направление на противоположное. Момент количества движения какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхне изменяется.

Волновая функция системы частиц является функцией координат этих частиц. Преобразование от выбранной системы координат к системе, соответствующей зеркальному отражению всех координатных осей, приводит к преобразованию волновой функции системы. Оператор этого преобразования какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях(оператор пространственного отражения):

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхΨ(какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях) = Ψ(-какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях),(7.1)
какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхΨ(какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях) = pΨ(какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях)(7.2)

Собственные значения оператора какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхполучают двукратным применением оператора какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхк функции Ψ(какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях), которое возвращает функцию Ψ(какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях) в исходное состояние. Отсюда, с учётом (7.1) и (7.2) получаем собственные значения квантового числа чётности р:

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхкакие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхΨ(какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях) = p 2 Ψ(какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях) = Ψ(какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях), p = ±1.

где πi − внутренняя четность частицы, li − орбитальный момент частицы.

Р-четность адронов

Кварки, образующие адроны, могут находиться в состояниях с различными орбитальными моментами lq и в состояниях с различными значениями радиального квантового числа n. Так как кварк имеет положительную чётность, а антикварк − отрицательную, чётности барионов и антибарионов определяются соотношениями

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях
какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

где L − результирующий орбитальный момент кварков в адроне.
Для четности мезона получаем следующую формулу:

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

7.4. Зарядовая четность(C-четность)

Операторы какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхи какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхне коммутируют, т.е. не существует состояний, которые одновременно были бы их собственными состояниями.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

З арядовая чётность С

Зарядовая чётность сохраняется в сильных и электромагнитных взаимо­действиях и не сохраняется в слабых взаимодействиях.

Квант электромагнитного взаимодействия − фотон. Электромагнитное поле описывается векторным

потенциалом какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях(какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях,t), который создается электрическими зарядами. При зарядовом сопряжении все заряды меняют знаки, а значит, меняет знак и создаваемый ими векторный потенциал какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Обозначая состояние фотона |γ> =|какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях>, можно записать

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях|какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях> = какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях>,

В результате получается состояние |q↓какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях↑>, которое возникло бы просто при перестановке кварка и антикварка с одновременным обменом их спинами. В то же время система q какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхявляется собственным состоянием оператора какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Поэтому можно записать

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях|q↑какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях↓> = |какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях↑q↓> = какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях|q↑какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях↓>.

Задачи

7.1. Определите частицы X, образующиеся в реакциях, идущих за счет сильного взаимодействия:
1) π − + p → K − + p + X; 2) K − + p → Ω − + K 0 + X.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

7.4. Определите, какое количество фотонов образуется при распаде парапозитрония и ортопозитрония. У парапозитрония L = S = 0, а у ортопозитрония L = 0, S = 1.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

7.5. Чему равна зарядовая чётность системы π + π − в состоянии с относительным орбитальным моментом L = 1?

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

7.6. Какие взаимодействия ответственны за процесс рассеяния электрона на протоне? Для каждого из возможных взаимодействий нарисуйте наиболее вероятные диаграммы процесса.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

7.7. Получите оценку сечения реакции рассеяния двух сильно взаимодействующих частиц.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

7.8. Рассмотрите возможность образовать новую частицу X в реакции рассеяния нейтрино на покоящихся протонах: ν + p → p + μ − + X. Оцените нижний предел массы X в данном эксперименте, если известно, что при энергии нейтрино 10 ГэВ реакция не идет. (Данную реакцию предлагалось использовать для определения массы калибровочного бозона W + )

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

7.10. Могут ли странные частицы рождаться поодиночке в реакциях, в которых в начальном состоянии имеются только нестранные частицы? Приведите примеры, как определить странность частицы, образующейся в реакции сильного взаимодействия. Нарисовать диаграммы Фейнмана.

7.15. Рассчитайте энергии и длины волн фотонов, образующихся при аннигиляции протона и антипротона p + какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях→ 2γ. В результате какого взаимодействия происходит аннигиляция pкакие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях?
Ответ: λγ = 1.3 Фм

7.19. Оценить пороговую энергию образования пары протон-антипротон под действием пучка ускоренных протонов на водородной мишени и в эксперименте на встречных пучках.
Ответ: ∑T * = 2mp, Tпор =6mp

7.22. Какие частицы можно наблюдать при столкновении антипротонов с энергией 50 МэВ с находящимися в покое протонами?

7.23. Чему равна внутренняя четность систем фермион–антифермион и бозон–антибозон?

7.24. Объясните, почему внутреннюю четность фотона считают отрицательной?

7.25. Совершите операцию пространственной инверсии над нейтрино, антинейтрино, фотоном. Прокомментируйте результат.

7.26. Приведите примеры частиц или систем частиц, имеющих опреде­ленную зарядовую четность.

7.29. Какова должна быть поляризация отрицательных мюонов в распаде π − → μ − + какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхμ? Как её можно наблюдать?

Источник

Слабое взаимодействие и элементы
теории электрослабого взаимодействия

Урок-лекция объяснения нового материала, 2 ч. 11-й класс

Вы уже знаете, что все силы в природе сводятся к описанию гравитационного, электромагнитного и сильного взаимодействи й или их совокупностей. Гравитационное взаимодействие присуще всем материальным объектам. К электромагнитному сводятся не только взаимодействие между заряженными телами и частицами, но и упругие, вязкие, молекулярные, химические и другие взаимодействия. Сильное взаимодействие удерживает нуклоны в атомных ядрах и определяет различные превращения частиц друг в друга.

Сегодня мы рассмотрим ещё один, 4-й, тип фундаментальных взаимодействий, несводимый ни к одному из названных, – слабое взаимодействие. Узнаем поразительный факт, что на малых расстояниях слабое взаимодействие становится неотличимым от электромагнитного.

Слабое взаимодействие. Слабым это взаимодействие называется неслучайно. Во-первых, его проявления редко встречаются в нашей повседневной жизни, тогда как мы давно привыкли к различным проявлениям гравитационного и электромагнитного взаимодействий (например, падение всех тел на Землю, трение, молния и др.), к результатам действия ядерных сил, обеспечивающих стабильность окружающего нас вещества. Во-вторых, это взаимодействие действительно является слабым, т.к. его интенсивность при низких энергиях, не превышающих 1 ГэВ – энергии покоя протона, – в миллиарды раз меньше, чем интенсивность сильного и электромагнитного взаимодействий.

Кроме того, опыт показывает, что сильное и электромагнитное взаимодействия могут обеспечивать как различные превращения частиц, так и целостность какого-то материального объекта (например, сильное взаимодействие обеспечивает целостность ядра, электромагнитное взаимодействие – целостность кристаллической решётки). Силы слабого взаимодействия не хватает, чтобы удерживать частицы друг около друга (т.е. образовывать связанные состояния). Оно может проявляться только при распадах и взаимных превращениях частиц.

Несмотря на все «слабости» слабого взаимодействия, оно имеет очень большое значение. Именно это взаимодействие на микроуровне отвечает за выделение энергии в звёздах, в том числе и на Солнце. Можно сказать, что мы в прямом смысле не можем жить без этого взаимодействия! Кроме того, известный вам какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях-распад радиоактивных ядер также происходит за счёт слабого взаимодействия.

Итак, каковы основные свойства слабого взаимодействия?

– Слабое взаимодействие при низких энергиях гораздо слабее сильного и электромагнитного взаимодействий;

– слабое взаимодействие является короткодействующим: радиус его действия порядка 10 –18 м;

– слабое взаимодействие универсально: в нём участвуют практически все частицы, кроме фотонов. Кроме того, есть частицы, которые участвуют только в слабом взаимодействии, например, нейтрино какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействияхи антинейтрино какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях;

– при слабом взаимодействии не выполняются некоторые, казалось бы, всеобщие законы сохранения (этот вопрос рассмотрен в материале для самостоятельного изучения, см. далее).

Как известно, каждое из взаимодействий осуществляется посредством особых элементарных частиц – переносчиков того или иного взаимодействия. Например, фотоны – переносчики электромагнитного взаимодействия, глюоны – переносчики сильного взаимодействия. В настоящее время учёные пытаются открыть переносчиков гравитационного взаимодействия – гравитоны.

2. Единое электрослабое взаимодействие. Дальнейшие теоретические исследования привели к тому, что картина фундаментальных взаимодействий стала упрощаться. Оказалось, что электромагнитные и слабые взаимодействия являются проявлением одного и того же взаимодействия, которое получило название электрослабого взаимодействия. Эту мысль впервые высказали (независимо друг от друга) в 1967 г. С.Вайнберг и А.Салам, выдвинув следующую гипотезу: природа слабого и электромагнитного взаимодействий едина, т.к. на малых расстояниях слабые взаимодействия сравниваются по силе с электромагнитными, и разница между промежуточными векторными бозонами и фотонами стирается. Иными словами, при энергиях, превышающих несколько сотен гигаэлектронвольт, электромагнитное и слабое взаимодействия становятся неразличимыми по интенсивности, они как бы сливаются в одно электрослабое взаимодействие.

Заметим, что Вайнберг и Салам опирались на высказанное ранее предположение, что переносчиками слабого взаимодействия являются промежуточные векторные бозоны. Экспериментально эти частицы были открыты гораздо позже (в 1983 г.).

3. Обоснование гипотезы Вайнберга–Салама. Вайнберг и Салам пришли к выводу о существовании единого электрослабого взаимодействия на основе новых фундаментальных физических идей:
1) локальной калибровочной инвариантности;
2) спонтанного нарушения симметрии.

Из гипотезы следует, что на малых расстояниях промежуточные векторные бозоны не отличаются по своим свойствам от фотонов, а это значит, что промежуточные векторные бозоны и фотоны – это, по сути, два проявления одной и той же частицы – переносчика электрослабого взаимодействия (иначе сила взаимодействия не может быть одинаковой). Это возможно только тогда, когда выполняется принцип локальной калибровочной инвариантности (симметрии), (см. схему).

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Выяснилось, что при изменении масштаба, т.е. при уменьшении расстояния, переносчики электрослабого взаимодействия переходят из одного своего проявления – фотонов – в другое свое проявление – промежуточные векторные бозоны, – но обмен ими осуществляется столь же легко.

Но тут встал новый вопрос: каким образом промежуточные векторные бозоны и фотоны могут быть проявлениями одних и тех же частиц, если у фотонов масса равна нулю, а промежуточные векторные бозоны имеют очень большие массы? Поскольку это одни и те же частицы, их массы обязаны совпадать. Казалось, что возникла безвыходная ситуация.

Оказалось, что промежуточные векторные бозоны способны приобретать свою массу в результате некоего механизма, который называется спонтанным нарушением симметрии. Этот механизм весьма сложен, но попробуем рассмотреть его суть на нескольких простых примерах.

Законы движения отдельных атомов удовлетворяют принципу пространственной симметрии, т.е. не изменяются при движении атома по различным направлениям. Но при образовании кристалла эта симметрия сама собой нарушается, и свойства кристалла по разным направлениям уже не будут одинаковыми. Таким образом, у кристалла по сравнению со свободными атомами появляется много специфических свойств, например, способность намагничиваться.

Шарик, находящийся в центре приподнятого дна бутылки, будет находиться в равновесии. Система при этом обладает осевой симметрией. Однако данное положение равновесия неустойчиво. Предоставленный самому себе шарик под влиянием сколь угодно малого возмущения скатится на вогнутое дно. Это положение шарика устойчиво, т.к. ему соответствует минимум потенциальной энергии в поле тяжести Земли. Первоначальная осевая симметрия состояния окажется спонтанно нарушенной.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Аналогично, в самых общих чертах, механизм спонтанного нарушения локальной калибровочной симметрии, которая обеспечивает «безмассовость» промежуточных векторных бозонов и их идентичность фотонам, приводит к появлению массы у промежуточных векторных бозонов и тем самым к различиям во внешнем проявлении слабого и электромагнитного взаимодействий.

Экспериментальное открытие промежуточных векторных бозонов в 1983 г. подтвердило справедливость единой теории электрослабого взаимодействия. С этими экспериментами вам также предлагается ознакомиться самостоятельно (вопрос изложен в материале для самостоятельного изучения).

Таким образом, вместо четырёх фундаментальных взаимодействиях можно говорить лишь о трёх: гравитационном, сильном и электрослабом.

Материал для самостоятельного изучения

1. Невыполнение законов сохранения при слабом взаимодействии. Обнаружилось, что при слабом взаимодействии не выполняются некоторые, казалось бы, всеобщие законы сохранения, выполняющиеся при остальных трёх фундаментальных взаимодействиях (см. схему).

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Рассмотрим законы, которые не выполняются при слабом взаимодействии.

Закон сохранения пространственной чётности (P-чётности). Говорят, что закон сохранения пространственной чётности в каком-либо процессе выполняется, если процесс является зеркально симметричным, т.е. протекает совершенно одинаково как вправо, так и влево относительно какого-то выбранного центра. Иными словами, сам процесс и его зеркальное отражение протекают абсолютно одинаково.

В 1957 г. Ц.Ву было установлено, что закон сохранения чётности не выполняется при слабых взаимодействиях. Некоторое вещество, содержащее какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях-активный изотоп кобальта какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях, помещалось внутрь катушки с током, создающей магнитное поле (поле необходимо для упорядочивания ориентации спинов и собственных магнитных моментов ядер). Оказалось, что по одну сторону (например, вверх) испускалось примерно на 40% больше электронов, чем по другую.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Опыт на реальной установке (вверху) и его отражение в зеркале (внизу)

При зеркальном отражении всей картины, например, относительно зеркала, располагающегося внизу, мы увидим совершенно другое явление (большинство электронов вылетают вниз, хотя поле В кругового тока по-прежнему направлено вверх). Чтобы явление какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях-распада в зеркале протекало точно так же, должно измениться направление «преимущественного» испускания электронов (вверх). Налицо нарушение закона сохранения пространственной чётности, которого бы не было, если бы электроны с равной вероятностью испускались как вверх, так и вниз.

Явление несохранения пространственной чётности при слабом взаимодействии можно проиллюстрировать и так. Рождающиеся при слабом взаимодействии частицы (электроны, мюоны, таоны) являются продольно-поляризованными. Это означает, что они имеют собственный момент импульса – спин j, который для данной частицы всегда либо сонаправлен с импульсом частицы p, либо направлен противоположно. При зеркальном отражении у этих частиц указанные векторы меняют направление по-разному. Спин направления не меняет, а импульс – меняет. Однако частиц с полученным расположением p и j попросту не существует, поэтому в зеркале процесс протекает иначе.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Частица с продольной поляризацией: а) падение; б) отражение

Закон сохранения чарма C и странности S. Странность S и чарм C – характеристики кварков, похожие на электрический заряд и принимающие значения 0, ±1, ±2, ±3. Ненулевое значение странности и чарма означает, что частица состоит из одного-трёх странного и чармированного кварков (антикварков) соответственно. В результате слабых взаимодействий суммарное значение странности и чарма частиц до и после взаимодействия может как сохраняться, так и изменяться.

Закон сохранения изоспина Т. Изоспин, или изотопический спин, – это квантовая векторная величина, характеризующая свойства частиц по отношению к сильному взаимодействию. Частицы, неотличимые по ядерному взаимодействию, например протон и нейтрон, объединяются в изотопический мультиплет, и им присваивается одинаковое значение изотопического спина. Например, для протона и нейтрона |Т| = 1/2. В результате только слабого взаимодействия суммарный вектор изоспина может не сохраняться.

2. Открытие промежуточных векторных бозонов. В 1983 г. существование промежуточных векторных бозонов было экспериментально подтверждено. Известно, что основным методом исследования в физике элементарных частиц является метод рассеяния, т.е. столкновение различных частиц друг с другом, в результате которого рождаются новые частицы. В последнее время широко применяются коллайдеры – ускорители, в которых сталкиваются два пучка частиц с нулевым суммарным импульсом (частицы из разных пучков имеют равные по модулю, но противоположно направленные импульсы). Говорят, что процесс рассматривается в системе центра инерции сталкивающихся частиц. Рождающиеся в коллайдере новые частицы регистрируются различными детекторами.

Итак, столкнём протонный и антипротонный пучки, в каждом из которых энергия частицы равна Е. Тогда суммарная энергия столкновения двух частиц равна 2Е. При условии 2Е > Мс 2 в этом столкновении может быть рождена частица массой М. Рассмотрим процесс: какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях, где Х – это набор всевозможных состояний, например, какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Рождение промежуточных векторных бозонов проиллюстрируем диаграммой.

Позитрон или положительно заряженный мюон с высокой эффективностью могут быть зарегистрированы детекторами, и это будет служить признаком рождения промежуточного векторного бозона. Нейтрино при этом улетают, унося значительную часть энергии.

Экспериментальное открытие векторных промежуточных бозонов подтвердило справедливость единой теории электрослабого взаимодействия.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите и поясните законы сохранения, которые выполняются при слабом взаимодействии.

2. В чём суть закона сохранения пространственной чётности?

3. Поясните, каким образом было доказано невыполнение закона сохранения пространственной чётности при слабом взаимодействии. Когда и кем был проведён данный опыт?

4. Как ещё можно проиллюстрировать явление несохранения пространственной чётности при слабом взаимодействии?

5. Чем отличается закон сохранения пространственной чётности от закона сохранения комбинированной чётности? Почему нельзя говорить о его выполнимости для слабого взаимодействия?

6. Для чего были введены странность и чарм? Какие значения они могут принимать? Что можно сказать о сохранении этих величин при слабом взаимодействии?

7. Чем отличается изотопический спин от изотопического мультиплета? Приведите пример изотопического мультиплета. Всегда ли закон сохранения изоспина не выполняется при слабом взаимодействии?

8. Как вы считаете, почему до построения коллайдеров не удавалось экспериментально доказать существование промежуточных векторных бозонов?

9. Поясните процесс рождения промежуточных векторных бозонов в коллайдере.

10. Каким образом регистрируются рождающиеся в коллайдере промежуточные векторные бозоны?

Литература

Мякишев Г.Я. Элементарные частицы. – М.: Наука, 1979.

Методические указания по курсу «Физика атомного ядра и элементарных частиц»: Сост. Василевский А.С. Ч. 1, 2. – Киров: ГПИ, 1990.

Наумов А.И. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – М.: Просвещение, 1984.

Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц. – М.: Наука, 1988.

Орир Дж. Популярная физика. – М.: Мир, 1964.

Физика элементарных частиц. Астрофизика: Энциклопедия «Современное естествознание». Т. 4. – М.: ИД Магистр-Пресс, 2000.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Константин Анатольевич Коханов – выпускник Кировского ГПУ 1996 г., учитель физики высшей квалификационной категории, педагогический стаж 9 лет, методист, к.п.н. Женат, имеет двоих детей.

какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Смотреть картинку какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Картинка про какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях. Фото какие законы сохранения выполняются при слабых взаимодействиях

Екатерина Сергеевна Косолапова, студентка 5-го курса физического факультета ВятГГУ.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *