Без рубрики '«Мезон» и «Лептон» так похожи и такие разные

«Мезон» и «Лептон» так похожи и такие разные

0 комментов
просмотров
19 мин. на чтение

Слова, близкие по значению

1 КРУПИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
2 КРУПИНКА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
3 КРОШКА С ЕД, ЖР, ИМ, НО

 1 

4 ЧАСТИЧКА С ЕД, ЖР, ИМ, НО

 1 

5 ПОЗИТРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
6 ПРОТОН С ЕД, ИМ, МР, НО
7 ГРАВИТОН С ЕД, ИМ, МР, НО
8 ФОТОН С ЕД, ИМ, МР, НО
9 НЕЙТРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
10 БАРИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
11 КАОН С ЕД, ИМ, МР, НО
12 НУКЛОН С ЕД, ИМ, МР, НО

1
  

13 ПОЗИТРОНИЙ С ЕД, ИМ, ИМЯ, МР, ОД
14 ЭЛЕКТРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
15 АНТИЧАСТИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
16 АНТИКВАРК С ЕД, ИМ, МР, НО
17 ЭТА-МЕЗОН С ЕД, ИМ, МР, НО
18 ГЛЮОН С ЕД, ИМ, МР, НО
19 ЛАМБДА-ГИПЕРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
20 ОМЕГА-МЕЗОН С ЕД, ИМ, МР, НО
21 ОМЕГА-ГИПЕРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
22 ПАРТОН С ЕД, ИМ, МР, НО
23 РЕЗОНОН С ЕД, ИМ, МР, НО
24 МАКРОАГРЕГАТ С ЕД, ИМ, МР, НО
25 МЮОН С ЕД, ИМ, МР, НО
26 АДРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
27 БОЗОН С ЕД, ИМ, МР, НО
28 КВАРК С ЕД, ИМ, МР, НО
29 МЕЗОН С ЕД, ИМ, МР, НО
30 ГИПЕРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
31 МЮМЕЗОН С ЕД, ИМ, МР, НО
32 НЕЙТРИНО С 0, ВН, ДТ, ЕД, ЗВ, ИМ, МН, НО, ПР, РД, СР, ТВ
33 АНТИЭЛЕКТРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
34 АНТИНЕЙТРИНО С 0, ВН, ДТ, ЕД, ЗВ, ИМ, МН, НО, ПР, РД, СР, ТВ
35 АНТИНЕЙТРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
36 АНТИПРОТОН С ЕД, ИМ, МР, НО
37 АМИКРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
38 МЕЗОТРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
39 МИЦЕЛЛА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
40 ТАХИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
41 ПИМЕЗОН С ЕД, ИМ, МР, НО
42 МИКРОЧАСТИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
43 КАПЛЯ С ЕД, ЖР, ИМ, НО
44 ТОЛИКА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
45 АНТИНУКЛОН С ЕД, ИМ, МР, НО
46 АНТИБАРИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
47 ГЕЛИОН С ДФСТ, ЖР, ИМЯ, МН, ОД, РД
48 АЛЬФА-ЧАСТИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
49 МАКРОЧАСТИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
50 ПИ-ФОТОМЕЗОН С ЕД, ИМ, МР, НО
51 СОРИНКА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
52 ФЕРМИ-ЧАСТИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
53 КАПЕЛЬКА С ЕД, ЖР, ИМ, НО

1
  

54 КРОХА С ЕД, ЖР, ИМ, МР, МР-ЖР, ОД

1
  

55 КРОХОТУЛЬКА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
56 КРОХОТКА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
57 КРОШЕЧКА С ЕД, ЖР, ИМ, НО

 1 

58 ФОТОПРОТОН С ЕД, ИМ, МР, НО
59 ФОТОПИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
60 ФОТОЭЛЕКТРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
61 МАЛАЯ ТОЛИКА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
62 ИПСИЛОНИЙ С ДФСТ, ЕД, ИМ, ИМЯ, МР, ОД
63 РЕЗОНАНС С ЕД, ИМ, МР, НО
64 ФЕРМИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
65 ИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
66 ИСКРА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
67 ПЫЛИНКА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
68 БРАДИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
69 ТАРДОН С ЕД, ИМ, МР, НО
70 ДИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
71 ЭЛОН С ДФСТ, ЖР, ИМЯ, МН, ОД, РД
72 ЭКЗОН С ЕД, ИМ, МР, НО
73 ДИЧАСТИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
74 ДАЙБАК С ЕД, ИМ, МР, ОД, ФАМ
75 ГНОМ С ЕД, ИМ, МР, ОД
76 ИТТИОН С ЕД, ИМ, МР, ОД, ФАМ
77 ЛЮКСОН С ЕД, ИМ, МР, НО
78 МЕДИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
79 САКАТОН С ЕД, ИМ, МР, НО
80 ЮКОН С ДФСТ, ЕД, ИМ, ЛОК, МР, НО
81 СУБАНТИЧАСТИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
82 СУБЧАСТИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
83 АТОМ С ЕД, ИМ, МР, НО
84 АУГМЕНТ С ЕД, ИМ, МР, НО
85 БЕТА-ЧАСТИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
86 БОЗЕ-ЧАСТИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
87 ДЕЛЬТА-ЧАСТИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
88 ПИ-МЕЗОН С ЕД, ИМ, МР, НО
89 К-МЕЗОН С ЕД, ИМ, МР, НО
90 ЛЯМБДА-ГИПЕРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
91 МИКРОЛЕПТОН С ДФСТ, ЕД, ИМ, ЛОК, МР, НО
92 ДОЛЯ С ЕД, ЖР, ИМ, НО
93 АРТИКЛЬ С ЕД, ИМ, МР, НО

1
  

94 ЧУТОЧКА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
95 ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА С ЕД, ЖР, ИМ, НО
96 АНТИФЕРМИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
97 АНТИАДРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
98 АНТИГИПЕРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
99 АНТИКАОН С ЕД, ИМ, МР, ОД
100 АНТИЛЕПТОН С ДФСТ, ЕД, ИМ, ЛОК, МР, НО
101 АНТИМЕЗОН С ЕД, ИМ, МР, НО
102 АНТИМЮОН С ЕД, ИМ, МР, НО
103 АНТИПИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
104 ВАРИТРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
105 ВИРИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
106 ЧАРДЖИНО С 0, ВН, ДТ, ДФСТ, ЕД, ЗВ, ИМ, ЛОК, НО, ПР, РД, СР, ТВ
107 ПИОН С ЕД, ИМ, МР, НО
108 ДЕЛЬТА-ЭЛЕКТРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
109 СПЛАВ С ЕД, ИМ, МР, НО
110 ТЕРМОЭЛЕКТРОН С ЕД, ИМ, МР, НО
111 ЯНТАРЬ С ЕД, ИМ, МР, НО

Этимология

Лептон имени прибывает из греческого leptós, «прекрасный, маленький, тонкий» (стерилизуют форму: leptón); самая ранняя заверенная форма слова — микенский грек, «ре, почтовое к», написанный в Линейном силлабическом подлиннике B. Лептон сначала использовался физиком Леоном Розенфельдом в 1948:

Этимология неправильно подразумевает, что все лептоны имеют маленькую массу. Когда Розенфельд назвал их, единственные известные лептоны были электронами и мюонами, которые имеют фактически маленькую массу — масса электрона и масса мюона (с ценностью) являются частями массы «тяжелого» протона . Однако масса tau (обнаруженный в середине 1970-х) почти дважды больше чем это протона, и приблизительно в 3,500 раз больше чем это электрона.

Примечания[править | править код]

  1. ↑ — С. 53—54, 60—63.
  2. The Nobel Prize in Physics 1949: Hideki Yukawa. // The Official Web Site of the Nobel Prize. Проверено 30 июня 2016.
  3. , с. 57—58
  4. — P. 271.
  5. , с. 70, 94—95
  6. Choi S.-K. et al. Observation of a Resonance-like Structure in the π±ψ′ Mass Distribution in Exclusive BKπ±ψ′ Decays // Physical Review Letters, 2008, 100. (см. ISBN )
    — P. 142001-1—142001-10. — Wallace P.R..
  7. Aaij R. et al. Observation of the Resonant Character of the Z(4430)- State // Physical Review Letters, 2014, 112. (см. ISBN )
    — P. 222002-1—222002-9. — Wallace P.R..
  8. Иванов, Игорь. Новости Большого адронного коллайдера. Эксперимент LHCb окончательно доказал реальность экзотического мезона Z(4430). // Сайт elementy.ru (15.04.2014). Проверено 30 июня 2016.
  9. / Ed. by J. L. Rosner and B. D. Winstein. — Chicago: University of Chicago Press, 2001. — xv + 624 p. — ISBN 0-226-90228-5. (см. ISBN )
    — P. 3—4, 15.
Важно  Прикольные поздравления с днем инженерных войск

Ссылки

Экспериментальные данные

  • LHCb Coll., Measurement of the ratio of branching fractions B(B+c→J/ψτ+ντ)/B(B+c→J/ψμ+νμ) // arXiv:1711.05623 .
  • LHCb Coll., Measurement of the ratio of the B→D∗−τ+ντ and B→D∗−μ+νμ branching fractions using three-prong τ-lepton decays // arXiv:1708.08856 .
  • Gregory Ciezarek, Manuel Franco Sevilla, Brian Hamilton, Robert Kowalewski, Thomas Kuhr, Vera Lüth & Yutaro Sato, A challenge to lepton universality in B-meson decays // Nature 546, 227–233 (08 June 2017).
  • Belle Coll., Measurement of the branching ratio of B→D* tau nu relative to B→D* ell nu decays with hadronic tagging at Belle // arXiv:1507.03233 .
  • LHCb coll., Measurement of the ratio of branching fractions B(B→D* tau nu)/B(B→D* mu nu) // arXiv:1506.08614 .
  • BaBar Coll., Measurement of an Excess of B→D(*) Tau Nu Decays and Implications for Charged Higgs Bosons // arXiv:1303.0571 .

Популярные сообщения

  • Новая проверка лептонной универсальности не прояснила ситуацию // «Элементы», 05.09.2017.
  • LHCb подтверждает проблему с лептонной универсальностью в распадах B-мезонов // «Элементы», 31.08.2015.
  • LHCb видит неожиданное отклонение от лептонной универсальности // «Элементы», 03.06.2014.

Ссылки[править | править код]

В Викисловаре есть страница о термине «мезон»

  • Информация о частицах от Группы по свойствам частиц http://pdg.lbl.gov
  • hep-ph/0211411: Лёгкие скалярные мезоны согласно кварковой модели.
  • Номенклатура адронов.
  1. Википедия Мезон адрес
  2. Викисловарь — адрес
  3. Викицитатник — адрес
  4. Викиучебник — адрес
  5. Викитека — адрес
  6. Викиновости — адрес
  7. Викиверситет — адрес
  8. Викигид — адрес

Выделить Мезон и найти в:

  1. Вокруг света адрес
  2. Академик адрес
  3. Астронет адрес
  4. Элементы адрес
  5. Научная Россия адрес
  6. Кругосвет адрес
  7. Научная Сеть
  8. Традиция — адрес
  9. Циклопедия — адрес
  10. Викизнание — адрес
  1. Bing
  2. Yahoo
  3. Яндекс
  4. Mail.ru
  5. Рамблер
  6. Нигма.РФ
  7. Спутник
  8. Google Scholar
  9. Апорт
  10. Архив Интернета
  11. Научно-популярные фильмы на Яндексе
  12. Документальные фильмы
  1. Список ru-вики
  2. Вики-сайты на русском языке
  3. Список крупных русскоязычных википроектов
  4. Каталог wiki-сайтов
  5. Русскоязычные wiki-проекты
  6. Викизнание:Каталог wiki-сайтов
  7. Научно-популярные сайты в Интернете
  8. Лучшие научные сайты на нашем портале
  9. Лучшие научно-популярные сайты
  10. Каталог научно-познавательных сайтов
  11. НАУКА В РУНЕТЕ: каталог научных и научно-популярных сайтов
  • Страница — краткая статья
  • Страница — энциклопедическая статья
  • Разное — на страницах: , , ,

Номенклатура мезонов[править | править код]

Имя мезона образуется так, чтобы оно определяло его основные свойства. Соответственно, по заданным свойствам мезона можно однозначно определить его наименование. Способы именования разделяются на две категории, в зависимости от того, имеет мезон «аромат» или нет.

Мезоны без ароматаправить | править код

P = (−1)L+1
C = (−1)L+S

Возможные комбинации и соответствующие обозначения мезонов даны в таблице:

JPC = (0, 2…)− + (1, 3…)+ − (1,2…)− − (0, 1…)+ +
Кварковый состав 2S+1LJ = 1(S, D, …)J 1(P, F, …)J 3(S, D, …)J 3(P, F, …)J
π b ρ a
I = 0 η, η’ h, h’ φ, ω f, f’
I = 0 ηc hc ψ χc
I = 0 ηb hb Υ χb

Примечания:

* Некоторые комбинации запрещены: 0− −, 0+ −, 1− +, 2+ −, 3− +…
Первый ряд образует изоспиновые триплеты: π−, π, π+ и т. д.
Второй ряд содержит пары частиц: φ предполагается состоянием , а ω — состоянием В других случаях точный состав неизвестен, так что используется штрих для различения двух форм.
**

Нормальные спин-чётные последовательности формируются мезонами, у которых P = (−1)J. В нормальной последовательности S = 1, так что PC = +1 (то есть P = C). Это соответствует некоторым триплетным состояниям (указаны в двух последних столбцах).

Поскольку некоторые из символов могут указывать на более чем одну частицу, есть дополнительные правила:

  • В этой схеме частицы с JP = 0− известны как псевдоскаляры, а мезоны с JP = 1− называются векторами. Для остальных частиц число J добавляется в виде нижнего индекса: a, a1, χc1 и т. д.
  • Для экзотических мезонов с «запрещённым» набором квантовых чисел JPC = 0− −, 0+ −, 1− +, 2+ −, 3− +, … используют те же обозначения, что и для мезонов с идентичными числами JP, за исключением добавки нижнего индекса J. Мезоны с изоспином 0 и JPC = 1− + обозначаются как ω1. Когда квантовые числа частицы неизвестны, она обозначается как X с указанием массы в скобках.

Мезоны с ароматомправить | править код

Для мезонов с ароматом схема названий немного проще.

кварк символ кварк символ
c D t T
s b

2. Если второй кварк тоже имеет аромат (любой, кроме u и d), то его наличие обозначается в виде нижнего индекса (s, c или b и, теоретически, t).

3. Если мезон принадлежит нормальной спин-чётной последовательности, то есть JP = 0+, 1−, 2+, …, то добавляется верхний индекс «*».

Подводя итог, получим:

Кварковый состав Изоспин JP = 0−, 1+, 2−… JP = 0+, 1−, 2+…
1/2
1/2
1/2
J опущен для 0− and 1−.

Универсальность

Сцепление лептонов, чтобы измерить бозоны независимо от аромата (т.е., взаимодействия между лептонами, и измерьте бозоны, то же самое для всех лептонов). Эту собственность называют универсальностью лептона и проверили в измерениях tau и мюонных сроков службы и бозона Z частичные ширины распада, особенно в Stanford Linear Collider (SLC) и Большом Коллайдере Электронного Позитрона (LEP) эксперименты.

Уровень распада (Γ) мюонов посредством процесса → + + приблизительно дан выражением формы (дополнительную информацию см. в мюонном распаде)

где K — некоторая константа, и G — постоянное сцепление Ферми. Уровень распада tau частиц посредством процесса → + + дан выражением той же самой формы

где K — некоторая константа. Мюонная-Tauon универсальность подразумевает это K = K. С другой стороны, электронно-мюонная универсальность подразумевает

Это объясняет, почему ветвящиеся отношения для электронного способа (17,85%) и мюонного способа (на 17,36%) распада tau, равны (в пределах ошибки).

Универсальность также составляет отношение мюона и tau сроков службы. Целая жизнь лептона (τ) связана с уровнем распада

где B (x → y) и Γ (x → y) обозначает ветвящиеся отношения и ширину резонанса процесса x → y.

Важно  Красивые и прикольные поздравления с днем рыбака

Отношение tau и мюонной целой жизни таким образом дано

Используя значения Обзора 2008 года Физики элементарных частиц для ветвящихся отношений мюонов и tau приводит к пожизненному отношению ~, сопоставимого с измеренным пожизненным отношением ~. Различие происходит из-за K и K не фактически быть константами; они зависят от массы лептонов.

История

Первый определенный лептон был электроном, обнаруженным Дж.Дж. Томсоном и его командой британских физиков в 1897. Тогда в 1930 Вольфганг Паули постулировал электронное нейтрино, чтобы сохранить сохранение энергии, сохранение импульса и сохранение углового момента в бета распаде. Паули теоретизировал, что необнаруженная частица уносила различие между энергией, импульсом и угловым моментом начальной буквы и наблюдала заключительные частицы. Электронное нейтрино просто назвали нейтрино, поскольку еще не было известно, что neutrinos прибыл в различные ароматы (или различные «поколения»).

Спустя почти 40 лет после открытия электрона, мюон был обнаружен Карлом Д. Андерсоном в 1936. Из-за его массы, это было первоначально категоризировано как мезон, а не лептон. Позже стало ясно, что мюон был намного более подобен электрону, чем к мезонам, поскольку мюоны не подвергаются сильному взаимодействию, и таким образом мюон был реклассифицирован: электроны, мюоны и (электронное) нейтрино были сгруппированы в новую группу частиц – лептоны. В 1962 Леон М. Ледермен, Мелвин Шварц и Джек Стейнбергер показали, что больше чем один тип нейтрино существует первыми взаимодействиями обнаружения мюонного нейтрино, которое заработало для них Нобелевскую премию 1988 года, хотя к тому времени различные ароматы нейтрино уже теоретизировались.

tau был сначала обнаружен в ряде экспериментов между 1974 и 1977 Мартином Льюисом Перлом с его коллегами в SLAC LBL группа. Как электрон и мюон, у этого также, как ожидали, будет связанное нейтрино. Первые доказательства tau neutrinos прибыли из наблюдения за «недостающей» энергией и импульса в распаде tau, аналогичном «недостающей» энергии и импульсу в бета распаде, приводящем к открытию электронного нейтрино. О первом обнаружении tau взаимодействий нейтрино объявило в 2000 сотрудничество ПОНЧИКА в Fermilab, делая его последней частицей Стандартной Модели, которая непосредственно наблюдалась кроме бозона Хиггса, который, вероятно, был обнаружен в 2012.

Хотя все существующие данные совместимы с тремя поколениями лептонов, некоторые физики частицы ищут четвертое поколение. Текущий нижний предел на массе такого четвертого заряженного лептона, в то время как у его связанного нейтрино была бы масса, по крайней мере.

Комментарии

Сентябрь 2015. Аномалии в распаде B→Dlν — это вещь более серьезная, чем в другом полулептонном распаде, на K-мезон и лептоны, в котором тоже наблюдается подозрительное отклонение от лептонной универсальности. Распад на K-мезон вызван кварковым превращением b→s, который протекает с большим трудом, за счет петлевых диаграмм (уловно говоря, СМ не любит кварковые превращения без изменения электрического заряда). Поэтому такой распад происходит редко, а его расчет включает много тонкостей.

Распад на D-мезоны, напротив, самый обычный, вызванный превращением b→c. Если здесь наблюдаются отклонения за счет Новой физики, это эти новые эффекты должны быть достаточно сильными. Это может быть, например, заряженный хиггсовский бозон или другие заряженные частицы. Но тогда эта Новая физика должна будет проявляться и в других процессах. Придумать модель, которая одновременно объясняет R и R* и при этом не противоречит другим экспериментам, задача нетривиальная.

С точки зрения эксперимента, этот результат LHCb — вообще самое первое измерение на адронном коллайдере какого-либо процесса, в котором какой-либо прелестный адрон распадается на лептоны. Раньше считалось, что адронным коллайдерам такой анализ не под силу. В этом смысле LHCb прыгнул выше собственной головы, поскольку в его научную программу такие измерения изначально не закладывались. Это также означает, что от LHCb можно ждать усовершенствования методики и новых, более точных измерений.

Сентябрь 2017. LHCb добавила еще один вариант измерения R* — с адронным распадом тау-лептона. Статус-кво, впрочем, не изменился: суммарное отклонение по-прежнему держится на уровне чуть выше 4σ.

Ноябрь 2017. Усилиями LHCb еще один процесс добавлен в копилку результатов! На этот раз распадался не просто B-мезон, а прелестно-очарованный мезон: \(B_c^+ \to J/\psi \ell^+\nu\). Отношение тау-лептонного варианта этого распада к мюонному опять показало превышение над теоретическими предсказаниями на уровне около 2σ.

Вступление физическое

В словах «тяжелый лептон» содержится определенный лингвистический парадокс. «Лептос» в переводе с греческого значит «легкий», а название «лептоны» было придумано для семейства легких частиц, по аналогии с такими словами, как «электрон» — частица электричества, «протон» — первичная, основная частица, «барион» — тяжелая частица и т. д. В одном слове нельзя выразить все, и названия давались под впечатлением наиболее ярких, наиболее характерных, по мнению физиков того времени, свойств частиц.

Действительно, поначалу было известно всего два лептона — электрон и нейтрино. Масса нейтрино — вообще ноль, а масса электрона на два порядка меньше массы всех остальных известных частиц. Потом было открыто еще два лептона — мюон с массой 106 Мэв, что в 207 раз больше массы электрона (но все же меньше массы остальных частиц) и еще одно безмассовое «мюонное» нейтрино.

Но задолго до открытия тяжелого лептона, о котором речь пойдет дальше, стало ясно, что легкость лептонов — свойство чисто внешнее, не отражающее сути явления.

Тогда какое же свойство лептонов следует счесть главным, определяющим их характер и поведение? Безусловно, их категорическое нежелание участвовать в сильном взаимодействии. Свое название это взаимодействие оправдывает тем, что оно сильнее трех других, известных на сегодня, по крайней мере, в тысячу раз. Это оно скрепляет кварки в адронах, нуклоны в ядрах, зажигает Солнце и звезды…

Тот факт, что лептоны не участвуют в сильных взаимодействиях, пожалуй, наиболее ярко проявился в истории открытия мюона.

В начале тридцатых годов прошлого ХХ века японский физик Юкава предложил первую в истории теорию сильного взаимодействия. Сделал он это по аналогии с уже имевшейся к тому времени теорией электромагнитного взаимодействия, согласно которой заряженные частицы взаимодействуют друг с другом, обмениваясь виртуальными фотонами. По теории Юкавы ядерные частицы взаимодействуют между собой, тоже обмениваясь некими частицами, которые он назвал мезонами (я прошу извинить за непонятные слова, но подробные объяснения увели бы нас слишком далеко в сторону). Мезоны тогда еще не были открыты, но по теоретическим оценкам их масса должна была лежать в районе 100—200 Мэв.

Какова же была радость физиков, когда в 1936 году в космических лучах, открыли частицу с массой 106 Мэв. Вскоре, однако, стало ясно, что это не та частица, которую ждали. Она не испытывала сильных взаимодействий и свободно проходила через толстые слои вещества, тормозясь лишь за счет электромагнитного взаимодействия с оболочкой атомов.

Важно  Поздравления с днем рождения коллеге мужчине своими словами

Новая частица — мюон — была лептоном, полностью тождественным электрону с одним- единственным исключением. Она тяжелее электрона в 207 раз. (Настоящая частица Юкавы — переносчик сильного взаимодействия л-мезон — была открыта значительно позже.)

Открытие мюона немало озадачило физиков. Он никак не вписывался в сложившуюся к тому времени картину мира; было совершенно непонятно, кому и зачем он нужен. Не очень понятно это и до сих пор.

Прежде чем начать разговор о недавних открытиях, вспомним еще об одном свойстве лептонов — законе сохранения лептонного числа.

О нем можно было и не говорить — из множества законов сохранения, известных в физике, это один из самых неинтересных. Некоторые законы сохранения — например, энергии и импульса — связаны с глобальными симметриями пространства и времени (например, закон сохранения импульса связан с однородностью пространства, то есть с тем, что законы природы во всех точках пространства одни и те же).

Закон сохранения лептонного числа не связан ни с какой из известных симметрий и носит скорее характер рецепта. О нем, однако, придется рассказать, иначе нельзя будет понять, как было сделано открытие тяжелого лептона.

Забудем пока о мюоне. Представим, что есть всего 4 лептона: электрон, электронное нейтрино и их античастицы — позитрон и электронное антинейтрино. Закон сохранения лептонного числа гласит, что при взаимодействии частиц лептоны могут исчезать и появляться, но лептонное число L = число лептонов минус число антилептонов должно при этом сохраняться.

Мюоны сильно осложняют дело. Как и электронное семейство, мюонное тоже состоит из четырех членов: сам мюон, мюонное нейтрино и их двойники из «Зазеркалья» — анти-мюон и мюонное антинейтрино. (Мюонное и электронное нейтрино — это две разные частицы.) Так вот, сложность в том, что есть не одно лептонное число, а как минимум два — электронное и мюонное, которые должны сохраняться во всех реакциях независимо, каждое в отдельности. Это правило непреложно соблюдалось во всех известных процессах с участием лептонов. Но только до поры до времени.

Неоконченное заключение

Давайте взглянем на таблицу элементарных частиц, как она выглядит сейчас.

Раньше можно было встретить совсем другие таблицы. Там не было ни кварков, ни глюонов, ни промежуточных бозонов, зато были протон и нейтрон, эта-мезон, кси- со звездочкой, минус-гиперон и еще несколько сот различных частиц. Все они отсутствуют в нашей таблице, поскольку эти частицы теперь уже никак нельзя считать элементарными. На самом деле это сложные составные объекты, сделанные из кварков и глюонов.

Ни кварки, ни глюоны нельзя наблюдать непосредственно — они «не вылетают». Есть только косвенные свидетельства в пользу их существования.

Что касается кварков, то таких свидетельств очень много, они прекрасно согласуются и дополняют друг друга, так что реальность кварков практически несомненна. Вопрос о существовании глюонов на сегодняшний день еще не так ясен — это отмечено соответствующим знаком в таблице.

Вопросительным знаком также отмечены промежуточные бозоны и бозон Хиггса — гипотетические агенты слабого взаимодействия. Имеется красивая и стройная теория — так называемая модель Вайнберга — Салама, — предсказывающая их существование. Помимо красоты и стройности, эта теория обладает также тем достоинством, что она правильно описывает эксперимент всюду, где сравнение теории и эксперимента удалось провести. Но решающий эксперимент — по наблюдению еще впереди.

В таблице нет гравитона — предположительно существующего кванта гравитационного поля, который иногда можно встретить в таблицах элементарных частиц. Дело в том, что более или менее удовлетворительные теории сильного, электромагнитного и слабого взаимодействия уже построены (заметим, что раньше сказать так было нельзя). Эти теории и есть свежевыстроенные стены того здания, о котором говорилось в начале. В то же время квантовая теория гравитации пока не создана, а об экспериментах на эту тему сейчас и думать нечего.

Чтобы не заканчивать статью столь пессимистически, попробуем заглянуть в будущее. Общественное мнение ученых склоняется к тому, что будущая теория элементарных частиц станет единой квантовой теорией поля. Если это так, то все известные сегодня виды взаимодействий (включая гравитационное) суть не что иное, как различные формы проявления глобального «сверхвзаимодействия».

Объединение нескольких видов взаимодействия в единое целое на основе более общей теории — не новость для физики. Электромагнитная теория Максвелла, например, показала, что такие на первый взгляд разные явления, как электричество, магнетизм и свет, имеют одну и ту же природу (именно по этому, например, цвет свечения светодиодных ламп можно описать физическим языком в терминах физики элементарных частиц). Одна из стен будущего здания — теория Вайнберга — Салама — это единая теория слабого и электромагнитного взаимодействия.

В будущей теории не должно остаться места для недоуменных вопросов типа «зачем нужен тау-лептон?» или «почему сильное взаимодействие такое сильное, а слабое — такое слабое?». Эта теория должна ответить на все вопросы, так что мы сможем, наконец, сказать, что действительно знаем, как устроен наш мир.

На вопрос о том, почему же такая замечательная теория до сих пор не создана, можно ответить двояко.

Во-первых, формулировка такой теории — дело, мягко говоря, непростое. Глядя на дрожание наэлектризованных гребешком полосок бумаги и, с другой стороны, на дрожание железных опилок на листке бумаги между полюсами подковообразного магнита, нелегко было угадать вид уравнений Максвелла. Неизмеримо труднее, переводя взгляд с одной части таблицы на другую, понять, какой единый закон обеспечивает все разнообразие свойств элементарных частиц.

Во-вторых, эта теория, если она будет создана, окажется на порядок сложнее существующих. Перед физиками стоят труднейшие математические проблемы, и может пройти не один десяток лет между формулировкой основ теории и моментом, когда станет возможным сравнить предсказания теории с экспериментом.

Тем не менее, задача построения такой теории стоит на повестке дня. Высказаны уже конкретные идеи о том, как должна выглядеть будущая теория. Идеи эти очень красивы, и может быть, их красота не окажется пустоцветом.

Оцените статью
Понравилась статья?
Комментарии (0)
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит
Добавить комментарий
Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *