Рецензия на «Мистерия Огня» (профиль удален)
Позитрон. Античастицы
1. Предсказание Дирака. Английский физик П. Дирак в 1928 г. создал релятивистскую
Теорию движения электрона. При построении этой теории Дирак опирался на общие
Принципы теории относительности и квантовой теории и, кроме того, на две экспе-
риментальные величины – заряд и массу электрона.
Однако из теории Дирака следовало, что электрон может иметь и отрицатель-
ный и… положительный заряд. Дирак высказал предположение, что должна сущест-
вовать частица, имеющая такую же массу, как и электрон, но отличающаяся от эле-
ктрона знаком заряда.
2. Открытие позитрона. Из космического пространства на Землю приходят эле-
ктромагнитное излучение с различной длиной волны и частицы с различной энергией.
Это излучение принято называть космическими лучами. Ученые давно и тщательно
Изучают космические лучи. В 1932 г. американский физик К. Д. Андерсон, фотогра-
фируя следы космических частиц в камере Вильсона, обнаружил на одной из фото-
графий след, принадлежащий как бы электрону, но… с положительным зарядом.
Так была обнаружена предсказанная Дираком частица.
Открытие этой частицы имело фундаментальное значение: в отличие от извест-
ных в 1932 г. электрона, протона и нейтрона она не входила в состав «обычного» ве-
щества. Частицу, давшую странный след, Андерсон назвал позитроном.
Открытие позитрона вызвало большой интерес. Ученые стали искать позитроны
Не только в космических лучах, но и в земных условиях – в процессах, в которых участ-
вуют радиоактивные ядра. В 1993 г. было открыто явление образования позитрона и
электрона при взаимодействии Y- квантов с веществом:
Y --- (e -) + e (+)
В 1934 г. было обнаружено, что позитроны испускаются некоторыми радиоактив-
Ными ядрами. Позже было установлено, что испускание позитрона радиоактивными
ядрами связано с превращением ядерного протона в нейтрон.
3. Рождение позитрона и законы сохранения. Выше уже подчеркивалось, что в фи-
зике элементарных частиц строго соблюдаются законы сохранения. Соблюдаются они
и при рождении позитрона и электрона при взаимодействии Y- квантов с веществом
вытекает из закона сохранения заряда: нейтральный фотон может превратиться
только в частицы, общий заряд которых также равен нулю.
Закон взаимосвязи массы и энергии позволяет объяснить, почему в позитрон-элект-
ронную пару могут превращаться не любые фотоны, а только такие, энергия кото-
рых больше 8,2 * 10 (-14) Дж. Действительно, из закона сохранения энергии следует,
что энергия Е фотонов, из которых возникает позитрон-электронная пара, недолж-
на быть меньше энергии, связанной с массой покоя 2m этих частиц.
Фотоны с меньшей энергией породить позитрон-электронную пару не могут.
Закон сохранения импульса трубует, чтобы в процессе рождения пары электрон-
позитрон участвовала еще одна частица, которая должна воспринять избыток им-
пульса Y-кванта над суммарным импульсом электрона и позитрона.
4. Взаимодействие позитрона с электроном. П. Дирак теоретически предсказал,
что при встрече позитрона с электроном должен произойти обратный процесс: пре-
вращение этих частиц в два фотона. Вскоре после экспериментального обнаружения
позитрона такой процесс был открыт. Этот процесс получил не совсем точное наз-
вание аннигиляции. Аннигиляции являются причиной отсутствия на Земле позитро-
нов: позитрон сразу же после своего появления встречаются с электроном и оба пре-
вращаются в два фотона.
5. Античастицы. Открытие позитрона стало исключительно важным событием в
истории физики – это была первая античастица. Дело в том, что и у протона должен
быть двойник с отрицательным зарядом. Этот двойник получил название антипрото-
тона. Антипротон пытались экспериментально обнаружить долго и настойчиво. На-
конец, в 1955 г. его удалось обнаружить американским физикам Э. Сегре и О. Чембер-
лену. Одновременно была обнаружена его аннигиляция с протоном.
Вскоре за открытием антипротона был открыт антинейпротон.
К В 1964 г. американский физик М. Гелл-Манн и независимо от него Дж. Цвейг выдви-
нул гипотезу о том, что сильновзаимодействующие элементарные частицы построе-
ны из трех частиц, получивших название кварков.
1. Что известно о кварках. Кварки первоначально были введены в физику как гипо-
тетические, т.е. предполагаемые, объекты. Но к настоящему времени имеются экспе-
риментальные факты их реального существования. Однако, несмотря на очевидные ус-
пехи гипотезы кварков в объяснении многих из наблюдаемых явлений, кварки в свободном
сосотоянии до сих пор не обнаружены. Большинство специалистов, работающих в этой
области физики, считают, что не наблюдаемость кварков в свободном состоянии заклю-
чается в большом значении и особенном характере сил, удерживающих кварки внутри
частиц.
Силы, удерживающие кварки внутри частиц, исключительно велики на расстояниях
больших 10 (-15) м и возрастают с увеличением расстояния. Это самые большие силы в
природе. Они много больше гравитационных, электромагнитных и ядерных сил. Большое значение этих сил приводит к огромной энергии связи кварков внутри частиц и препятст-
вует их существованию в свободном состоянии.
Особенность сил, действующих между кварками, заключается в том, что на расстоя-
ниях меньших 10 (-15) м они становятся очень малыми. Источником этих сил являются
особые частицы, получившие название глюонов (от английского слова glue –клей). Разме-
ры кварков не превышают 10 (- 18) м (т.е. кварк по меньшей мере в 1000 раз меньше разме-
ров протона).
Часть кварков имеет электрический заряд, но этот заряд… дробный. Так, заряд кварка,
обозначенного буквой и, равен +2/3 е, а кварка, обозначенного буквой d, равен – 1/3е. Глюо-
ны.
2. О «цвете» кварков и глюонов. Кварки и глюоны – это частицы, из которых каким-то
образом состоят все известные нам сильновзаимдействующие частицы.
У кварков (и глюонов) есть особые свойства, с которыми мы не сталкиваемся в макромире.
Эти особые свойства надо как-то назвать. Одно из свойств кврков назвали «цветом». Разуме-
ется, у кварков нет цвета в том смысле, в котором это слово используется нами в повседнев-
ной жизни. Применительно к кварку слово «цвет» используется как обозначение его специфи-
ческого свойства.
Чтобы различать эти свойства, кваркам приписали три «цвета»: красный, синий, зеленый- и три «антицвета»: антикрасный, антисиний и антизеленый.
К этим условным обозначениям кварков надо привыкнуть так, как привыкли к терминам «положительный заряд», «отрицательный заряд» и др.
Несмотря на поразительные успехи кварковой теории, пока неизвестно, сколько кварков существует в природе.
3. Структура протона и нейтрона в кварковой теории. В момент зарождения кварковой
теории было высказано предположение, что, протон состоит из трех кварков: Двух кварков и
(электрический заряд каждого +2/3е) и одного кварка d (электрический заряд – 1/3е). Полный заряд протона + е.
Чтобы проверить это предположение, было решено исследовать протоны с помощью… электронов. Идея этого опыта такая же, как и в опыте Резеофрода. Но вместо фольги надо
Было бомбардировать протоны, а вместо а – частиц – электроны с энергией до 20 000 МэВ.
Электроны были выбраны в качестве снарядов потому, что они не участвуют в сильном взаи - модействии при большой энергии должны достаточно легко проникать в протон.
Результаты прпроведенных опытов показали, что электроны очень часто рассеиваются на большие углы, так, будто при пролете через протон они сталкивабтся с отрицательно заряже-
Нными частицами. Тщательный анализ результатов опыта показал, что электрические заря-
ды внутри пртона находятся в трех точках и соответственно равны + 2/3 е, + 2/3 е и – 1/3 е.
Таким образом, кварковая модель протона выдержала важную экспериментальную провер-
ку: внутри протона были обнаружены кварки! Нейтрон с точки зрения кварковой теории сос-
тоит из трех кварков, поэтому он электрически нейтрален.
4. О структуре вещества. До настоящего времени обнаружены четыре уровня в структуре
вещества : молекулы, атомы, ядра, кварки и электроны.
Электрон – частица, не участвующая в сильном взаимодействии, а потому она не связана с
кварками. Электрон во всех своих проявлениях ведет себя как точечный объект (волна де Брой-
ля электрона очень мала) без внутренней структурыерасны
Красные кварки - это и есть твой
мистический огонь, в нем ты часто пребываешь.
Сергей Дрит 01.09.2012 22:18 •
Заявить о нарушении
@stihistat
