пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

Законы сохранения. Закон сохранения лептонного и барионного зарядов.

Роль законов сохранения. Законы сохранения играют особо важную роль в физике элементарных частиц. Это обусловлено следующими двумя обстоятельствами.

1. Они не только ограничивают последствия различных взаи­модействий, но определяют также все возможности этих по­следствий, и поэтому отличаются высокой степенью предсказательности.

  1. В этой области открытие законов сохранения опережает создание последовательной теории. Многие законы сохранения для элементарных частиц уже установлены из опыта, а соответ­ствующие фундаментальные законы их поведения еще неизве­стны. Поэтому законы сохранения играют здесь главенствую­щую роль и позволяют анализировать процессы, механизм ко­торых еще не раскрыт.

Все законы подразделяются на точные и приближенные. Точ­ные законы сохранения выполняются во всех фундаменталь­ных взаимодействиях, а приближенные — только в некоторых.

Точными являются законы сохранения энергии, импульса и момента импульса. Точными являются и законы сохранения всех зарядов. Каждый из этих заря­дов характеризует некое внутреннее свойство частицы.

Необходимость введения зарядов (кроме электрического) было продиктовано многочисленными экспериментальными фактами, объяснить которые оказалось возможным только при допуще­нии, что существуют заряды неэлектрической природы, кото­рые также сохраняются.

Установлено пять зарядов: электрический Q, барионный В, и три лептонных, Lе, Lμ и Lτ. У всех элементарных частиц эти заряды имеют только целочисленные значения (заряд Q — это число единиц элементарного заряда).

Барионный заряд. Если барионам и антибарионам припи­сать барионный заряд В такой, что B=1 для барионов (нуклонов и гиперонов) и B = -1 антибарионов, а всем остальным частицам — барионный заряд В = 0, то для всех процессов с участием барионов и антибарионов суммарный барионный заряд будет сохраняться. Это и называют законом сохранения барионного заряда.

Барионный заряд, как и все другие заряды, аддитивен: для сложной системы частиц заряд каждого вида равен сумме заря­дов того же вида всех частиц системы. Например, барионный заряд ядра атома равен сумме всех барионных зарядов нукло­нов данного ядра. Другими словами, барионный заряд ядра ра­вен его массовому числу А.

Согласно закону сохранения барионного заряда частицы с В = +1 или -1 не распадаются только на частицы с В = 0. На­пример, протон р не может превратиться в позитрон е+ и фотон γ, хотя это не запрещено законами сохранения энергии, импу­льса, момента и электрического заряда. Запрет на это превра­щение связан с нарушением закона сохранения барионного за­ряда В: у протона В = +1, а у позитрона и γ-кванта В = 0. Если бы такое превращение было возможно, то это неизбежно приве­ло бы к аннигиляции атомов вещества, так как образовавшиеся позитроны аннигилировали бы с атомными электронами.

Из того же закона следует, что антибарион может рождаться только в паре со своим барионом.

Лептонные заряды. Существуют три вида лептонных заря­дов: электронный Lе (для е и νe,), мюонный Lμ (для μ и νμ) и таонный Lτ (для τ и ντ). Здесь νe, νμ , ντ — электронное, мюонное и таонное нейтрино. Из эксперимента следует, что это разные нейтрино.

С помощью лептонных зарядов легко интерпретируется уста­новленный экспериментально закон, согласно которому в зам­кнутой системе при любых процессах разность между числом лептонов и антилептонов сохраняется (это же относится и к барионам).

Условились считать, что

80-85_html_84f4ff0.png

 

Для всех остальных элементарных частиц лептонные заря­ды принимаются равными нулю.

Закон сохранения лептонного заряда требует, чтобы при распаде, например, нейтрона:

n > p + e- + νe

вместе с электроном рождалось электронное антинейтрино, так как суммарный лептонный заряд этих двух частиц равен нулю. Вместе с тем из этого превращения следует, что поскольку протон р — частица = +1), то частицей является и нейтрон п (тоже В = +1).

Законом сохранения лептонного заряда объясняется невоз­можность следующих процессов:

νe + p ≠> e+ + n, νμ +p ≠> μ+ + n , хотя другими законами сохранения они разрешены. Процессы же:

νe + p > e+ + n, νμ +p > μ+ + n , удовлетворяющие закону сохранения лептонного заряда, наблюдали экспериментально.

Эти два примера показывают, что нейтрино (как электрон­ное, так и мюонное) не тождественны своим античастицам. По­сле того, как было установлено, что νe и νμ — разные частицы, и были введены разные лептонные заряды Lе и Lμ. Аналогично обстояло дело и с введением таонного лептонного заряда Lτ.

 


17.01.2014; 12:34
хиты: 0
рейтинг:0
Естественные науки
физика
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь