Резонанси



ФІЗИКА

Частина 6 ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА І ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК

Розділ 18 ФІЗИКА ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК

18.5. Резонанси

Формально резонанси відрізняються від інших частинок меншим часом життя. Кожний резонанс характеризується кількома способами розпаду. Чим більша ефективна маса резонансної частинки, тим більше в неї способів (каналів) розпаду. Звичайні елементарні частинки стабільні відносно сильної взаємодії і розпадаються внаслідок слабкої взаємодії або в результаті електромагнітної взаємодії, а деякі з них (фотон, електрон,

нейтрино, вільний протон та їхні античастинки) стабільні відносно всіх видів взаємодії. Резонанси виникають і розпадаються в результаті сильної взаємодії, тому їх зараховують до адронів.

Загальноприйнятої термінології щодо резонансів ще немає. Для позначення резонансів використовують літери грецького η, ω, ρ, Ξ), латинського (К, N, Y) та інших алфавітів.

У 1960 р. було започатковано новий період експериментальної фізики високих енергій відкриттям великої кількості резонансних частинок. Першу резонансну частинку масою 1237 МеВ виявив (1952 р.) Е. Фермі в Чиказькому університеті. Багато резонансів було передбачено

теоретично на підставі припущення про існування вищих симетрій сильних взаємодій, а також при вивченні внутрішньої структури нуклонів. Проте справжній інтерес до резонансних станів виник лише після відкриття групою Л. Альвареса мезонного резонансу з масою приблизно 0,8 ГеВ, чим було започатковано новий етап розвитку фізики елементарних частинок.

Графіки перерізу розсіяння π+ – і π–мезонів на нуклонах залежно від енергії розсіюваних піонів зображено на рис. 18.1. Істотна особливість графіків – їхня немонотонність, наявність резонансних піків за певних значень енергії. Як видно з графіків, найбільший пік припадає на енергію піонів 0,18 ГеВ. Цей пік свідчить про наявність резонансних умов розсіяння, чому відповідає, як пізніше з’ясувалося, утворення на короткий час зв’язаного стану з піона і нуклона, тобто нетривалий час піон і нуклон летять, “злипнувшись” один з одним, а потім роз’єднуються і стають незалежними частинками. Як розглядати такі утворення: як деякий новий стан двох адронів (піона і нуклона) чи як нову частинку? Це питання досить актуальне, оскільки таких резонансних станів (резонансів) відкрито вже близько 100 і кількість їх продовжує збільшуватись.

Резонанси

Рис. 18.1

Виявляється, що резонансам можна приписати такі самі квантові числа, як і звичайним метастабільним частинкам, а тому немає підстав не визнавати резонанси частинками. Якщо резонанси існують як частинки, то з графіка (рис. 18.1) неважко визначити їхній час життя. Ширина резонансного піка близько 0,1 ГеВ (на половині висоти), тобто визначаємо енергію резонансу з невизначеністю 0,1 ГеВ. Тоді із співвідношення невизначеностей ΔЕΔt ≥ ħ визначаємо час життя резонансної частинки – 5 ∙ 10-23 с, тобто час життя лише в п’ять разів перевищує час, характерний для сильних взаємодій. Такий малий час життя поставив перед фізиками чимало принципових проблем, зокрема встановлення самого існування резонансів: за час 10-23 с безпосередня реєстрація їх неможлива.

Резонанси реєструють опосередкованим шляхом, використовуючи закон збереження імпульсу, узагальнений на релятивістський випадок. Отже, ідея реєстрації резонансів проста. Конкретна ж її реалізація істотно ускладнюється насамперед через принцип тотожності частинок у квантовій теорії.

Спін резонансів визначають, додаючи спіни всіх зв’язаних у такому утворенні частинок. При цьому ще додають відносний орбітальний момент, який не менший за одиницю, тому спіни резонансів часто перевищують одиницю.

За аналогією з метастабільними частинками резонанси можна охарактеризувати ізотопічним спіном, який набуває для них значень 1/2, 3/2, 5/2 і т. д.

Існує два великих класи резонансів: мезонні й баріонні (з нульовою і відмінною від нуля дивністю). Мезонні резонанси спостерігаються при (ππ)-, (Kπ)-, (KK)-взаємодіях. Баріонні резонанси реєструються в реакціях (πN), (KN), (NN), а також при гіперон-піонних, гіперон-нуклонних і гіперон-гіперонних взаємодіях.

Велика кількість резонансних частинок, з одного боку, сприяє виявленню симетрії сильної взаємодії, а з іншого – ускладнює проблему елементарних частинок.

Питання про природу резонансних частинок до цього часу залишається відкритим. Проблема резонансних частинок – одна з найскладніших у фізиці, розв’язання якої належить майбутньому.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...


Назвіть найбільші за площею країни північної америки.
Ви зараз читаєте: Резонанси