Свойства элементарных частиц 3 часть

Кроме барионного заряда существует еще один заряд, называемый гиперзарядом. Вернее, существует величина, обладающая свойствами аддитивности и частичного сохранения и называемая странностью.

Странность, как и барионный заряд, может принимать значение 0,+ 1... А сумма барионного заряда частиц и странности называется гиперзарядом. И гиперзаряд и выражающаяся через него странность, так же как и барионный заряд, не являются источником каких-либо сил. Более того, эти заряды, хотя они и аддитивны, ,но сохраняются не во всех процессах, а только в очень быстрых, управляемых большими ядерными силами! В очень медленных процессах странность, как и гиперзаряд, может меняться. Интересно, что в микромире число легких объектов значительно меньше, чем тяжелых. Все элементарные частицы делятся по массе и другим свойствам на три группы. Во-первых, это барионы — тяжелые частицы, обладающие барионным зарядом, их много. Во-вторых, это мезоны — частицы промежуточной массы и не обладающие барионным зарядом. Мезоны могут иметь странность, т. е. обладать гиперзарядом; и мезонов также много. И наконец, самые легкие — их назвали лептонами. «Пептонов очень мало. Несмотря на то что за последние два десятилетия было открыто очень много элементарных частиц, число лептонов абсолютно не изменилось. Это электроны, позитроны, положительные и отрицательные мюоны и нейтрино с антинейтрино. Лептоны не обладают ба-рионным зарядом и странностью, но зато обладают еще одним зарядом, который называется лептонным. У фотона этот заряд отсутствует. Роль лептонов в природе огромна. Поэтому открытие еще одного лептона существенно перевернуло бы имеющееся представление о микромире.
Интересная загадка, относящаяся к лептонам, была разрешена в 1962 г. Мы уже упоминали о бета-распаде нейтрона на три частицы: протон, электро<н и нейтрино, а также о распаде отрицательного пиона на отрицательный мюон и нейтрино. В бета-распаде нейтрона нейтрино вылетает в паре с электроном. А в распаде пиона нейтрино летит в паре с мюоном. Довольно долгое время существовал вопрос, одно ли это нейтрино или эти нейтрино разные. Вопрос этот связан с выяснением роли мюона в природе. Как мы уже говорили, существование этой частицы весьма загадочно, поскольку она ничем, кроме массы, не отличается от электрона. Поэтому интересно, нейтрино, идущее в распадах в паре с мюоном, совпадает или нет с нейтрино, участвующим в распадах в паре с электроном? Экспериментально ответить на этот вопрос было чрезвычайно трудно, поскольку нейтрино очень слабо взаимодействует с веществом. Из любого ядерного реактора, в котором идут процессы бета-распада нейтронов, несмотря на защиту, совершенно беспрепятственно эти нейтрино выходят. При этом нейтрино абсолютно безопасны, поскольку свободно проходят сквозь тело человека, почти не взаимодействуя ни с какими частицами, его составляющими. Из-за слабости взаимодействия нейтрино (точнее, антинейтрино) было обнаружено в эксперименте лишь в 1956 г. американскими физиками Райнисом и Коуэном. Они зарегистрировали реакцию обратного бета-распада нейтрона. Антинейтрино реактора, взаимодействуя с протоном, могут очень редко дать пару — нейтрон и позитрон. Именно такую пару удалось наблюдать американским физикам, работавшим с нейтрино от ядерного реактора. Вся трудность опыта заключалась в том, чтобы освободиться от всех фоновых событий. А в 1962 г. в США был поставлен нейтринный эксперимент по поиску различий между мюонными нейтрино (нейтрино, рожденными в паре сі мюоном) и электронными нейтрино. Если бы эти два нейтрино совпадали, то, взаимодействуя с протоном, они могли бы давать как позитрон, так и мюоны, поскольку реакция рождения позитронов такая же, как в опыте по обнаружению нейтрино от реактора. Тем не менее опьп показал, что мюонные нейтрино от ускорителя рождают только мюоны. Следовательно, электрон и мюон, так же как идущие с ним в паре нейтрино, отличаются друг от друга. Это отличие приписали существованию ejme одного заряда — мюонного. У мюона и мюонного нейтрино этот заряд есть, а у электрона и электронного нейтрино этого заряда нет. Таким образом, в мире элементарных частиц существует весьма большое количество различных зарядов. Установить существование заряда весьма трудная задача, требующая тщательного анализа экспериментального материала.

 


Свойства элементарных частиц
Свойства элементарных частиц 2 часть

111