Physel.ru

Физика, механика и т.п.

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

§ 240. Кварковая структура адронов.

E-mail Печать PDF
Сформулированные в § 239 основные положения кварковой модели позволяют качественно объяснить все важнейшие особенности адронных явлений. Применим эти положения к систематике адронов и посмотрим, какие типы сильно взаимодействующих частиц могут существовать согласно кварковым представлениям. Рассмотрим прежде всего «обычные частицы», в состав которых входят только u- и d-кварки.

Начнем с самых легких барионов — с протонов и нейтронов. Правильные значения квантовых чисел для этих частиц можно получить, если предположить, что их кварковая структура имеет вид p=[uud] и n=[udd]. Действительно, тогда барионные заряды этих частиц Вр=Вn=3•1/3=1, а их электрические заряды Qp=2Qu+Qd=2X2/3—1/3 =1 и Qn=Qu+2Qd=2/3—2•1/3=0. Протоны отличаются

от нейтронов своими электрическими зарядами и значениями изотопических ароматов. Как уже говорилось и в этой и в предыдущей главах, протоны и нейтроны образуют изотопическое семейство нуклонов, т. е. частице очень близкими свойствами. Для объяснения этого сходства надо предположить, что сильные взаимодействия u- и d-кварков близки между собой и что кварковые системы, которые отличаются друг от друга только заменой «-кварков на d-кварки, очень сходны по своим основным характеристикам и образуют изотопическое семейство частиц. Отдельные члены такого изотопического семейства можно рассматривать как различные зарядовые состояния одной и той же частицы (в данном случае протон и нейтрон — различные состояния нуклона). Подтверждение такой картины можно получить, если рассматривать свойства мезонов, состоящих из u- и d-кварков и соответствующих антикварков. Здесь могут существовать системы с нулевым барионным зарядом [u~d].

[du~] и [uu~]«[d~d]. Они обладают электрическими зарядами +1; —1 и 0. Самые легкие такие системы—это уже известные нам p+-, p- и p°-мезоны, которые также образуют изотопическое семейство p-меэонов. Интересно отметить, что p+- и p--мезон — это частица и античастица (как видно из их кварковой структуры). p°-мезон как истинно-нейтральная частица (т. е. частица, у которой все заряды равны нулю) тождественна своей античастице. Принадлежность частицы и античастицы к одному изотопическому семейству является общим свойством всех мезонов, состоящих из u- и d-кварков.

Отнюдь не любые системы, имеющие один и тот же кварковый состав, должны быть близки между собой по свойствам и входить в одно изотопическое семейство. Подобно тому как в атомах могут существовать основные и возбужденные состояния, так и в квартовых системах помимо основных состояний с наименьшими массами возможны и «возбужденные состояния», характеризующиеся большими значениями масс. Если эти «возбужденные состояния» лежат достаточно высоко и могут, излучая p-мезоны, переходить в более низкие состояния, то такие переходы осуществляются благодаря сильным взаимодействиям. При этом «возбужденные состояния» имеют времена жизни, характерные для сильных взаимодействий (~10-23 с). Как уже говорилось раньше, обнаружено очень большое число таких «возбужденных» барионов и мезонов, которые также группируются в свои изотопические семейства. Для «возбужденных» частиц изотопические семейства могут носить и другую структуру — например, среди барионов встречаются группы из 4 частиц D++=[uuu], D+=[uud], D°=[udd], D-=[ddd]; их называют D-изобарами, а среди мезонов — «семейства», состоящие только из одной частицы.

Рассмотрим теперь адроны, в которые, помимо u- и d-кварков, входят и кварки с другими ароматами — их называют странные частицы, очарованные частицы и т. д. Продемонстрируем основные особенности кваркового строения таких адронов на примере частиц со странными s-кварками, которые изучены гораздо более полно, чем очарованные и прелестные частицы.

Частицы с s-кварками имеют отличную от нуля странность. Если в состав странного бариона, или, как его еще называют, гиперона, входит всего один странный кварк, то странность гиперона S=—1. Такой частицей является L-гиперон или целое изотопическое семейство из трех S-гиперонов:L°=[uds]— L-гиперон (QL=0, BL=1), и S+=[uus], S°=[uds], S-=[dds] — S-гипероны, отличающиеся друг от друга зарядами и значениями изотопических ароматов. Гипероны с двумя странными кварками характеризуются странностью S=—2 и образуют изотопическое семейство из двух частиц, получивших название X-гиперонов. Их кварковая структура X°=[uss] и X-=[dss], а отсюда легко можно получить значения их квантовых чисел. Существует и W--гиперон со странностью S=—3, состоящий из одних s-кварков: W-=[sss]. Так как в W-гиперон не входят u- или d-кварки, то у него нет «близких родственников»: соответствующее изотопическое семейство состоит всего из одной частицы.

Перейдем теперь к странным мезонам. Здесь должны существовать частицы типа [s~u] и [s~d]. Самые легкие из них («основные состояния») получили название K-мезонов и образуют изотопическое семейство из двух частиц: K+=[s~u] и K°=[s~d]. Их странность S=+1. Как видно из кварковой структуры этих мезонов, их античастицы образуют другое изотопическое семейство из двух частиц с S=—1 — так называемые анти-К-мезоны: K-=[su~] и K~°=lsd~].

Помимо самых легких странных барионов и K-мезонов, существует большое количество их «возбужденных состояний» — более тяжелых короткоживущих странных частиц. Здесь все обстоит так же, как и для «обычных» частиц из u- и d-кварков.

В последние годы были найдены и другие классы адронов с новыми квантовыми числами, похожими на странность — очарованные и прелестные барионы и мезоны. В состав этих частиц, помимо рассмотренных ранее u-, d- и s-кварков, входят очарованные с-кварки и прелестные b-кварки. Кварковая модель предсказывает очень большое разнообразие таких новых частиц, представляющих собой все возможные комбинации из трех кварков (барионы) или из кварка и антикварка (мезоны). Пока из всего этого многообразия было обнаружено только несколько очарованных и прелестных адронов. Данные об этих уже найденных частицах и об их кварковой структуре приведены в табл. 13.

Странные частицы, как правило, обладают несколько большими массами, чем «обычные частицы», очарованные частицы значительно более массивные, чем странные (их массы 2—3 ГэВ/с2), а прелестные частицы характеризуются еще большими массами (>5ГэВ/с2). Такие различия в массах этих частиц связывают с различием масс составляющих кварков (см. табл. 14). В последнее время получены данные о том, что существует еще один класс адронов с очень большими массами 30—40 ГэВ/с2. В состав этих адронов, по-видимому, входят очень тяжелые t-кварки.

Мы видели раньше, что близость в свойствах u- и d-кварков привела к существованию изотопических семейств адронов, очень сходных между собой, s-кварк, хотя и отличается от u- и d-кварков, но не слишком сильно. Это позволяет объяснить, почему отдельные изотопические семейства адронов, в состав которых входят u-, d- и s-кварки, объединяются в некоторые родственные группы частиц, о которых говорилось в предыдущем параграфе. Более сложный анализ, основанный на кварковой модели, позволил установить состав и некоторые характеристики таких групп, которые прекрасно согласуются с опытом. Таким образом, кварковая модель позволяет хорошо объяснить основные черты систематики адронов.

Комментарии  

 
0 #5 EugeneTeque 15.12.2016 08:56
Я думаю, что Вы ошибаетесь. Предлагаю это обсудить.


----
Popki-Jopki.com
Цитировать
 
 
0 #4 Henryvag 04.12.2016 14:29
Я извиняюсь, но, по-моему, Вы допускаете ошибку. Предлагаю это обсудить. Пишите мне в PM.


----
подарок на 14 февраля
Цитировать
 
 
0 #3 Kevinlenty 29.11.2016 21:35
о дизайн обои шведские


----
odesign
Цитировать
 
 
0 #2 Josephtal 29.11.2016 21:20
ювелирный интернет магазин кристалл мечты


-----
Кольешечка нашлась Перейти...
Цитировать
 
 
0 #1 DonaldAwack 29.11.2016 11:14
3dmall 3d-m.ru интернет магазин


----
Самый широкий выбор 3д принтеров Wanhao в Москве!
Цитировать
 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

You are here: