Главная В избранное Контакты News О проекте Планы сайта Карта Гостевая
счетчик сайта
Размер шрифта:

>>Найти: на:

Кратко:

Интересно знать.

Термины "адрон" (от греч. "адрос" — "тяжёлый) и "лептон" (от греч. "лептос" — "мелкий", "лёгкий", вспомните лепту — мелкую греческую монету, от которой и произошло выражение «внести свою лепту».) были введены в использование ещё тогда, когда действительно казалось, что адроны всегда тяжелее лептонов. Сегодня уже известен тяжёлый тау-лептон (τ), масса которого вдвое превышает массу протона.

 

О массе нейтрино.

В 1980 г. группа советских физиков noд руководством В. А. Любимова сообщила, что в результате изучения β-распада трития ею установлен нижний предел на массу электронного (анти) нейтрино: mv> 14 эВ.

Однако из-за крайней технической сложности измерений и обработки их результатов данный вывод пока не подтверждён другими независимыми экспериментами и не может считаться абсолютно достоверным. А наличие у нейтрино даже очень малой ненулевой массы привело бы к важным физическим следствиям.

Так, если масса нейтрино не равна нулю, а законы сохранения лептонных зарядов в какой-то степени нарушаются, то возможны нейтринные осцилляции, то есть самопроизвольные взаимные превращения нейтрино в антинейтрино, нейтрино одного сорта в другой (например, мюонного в электронное и т.п.).

Экспериментально наличие осцилляции должно проявляться в виде ослабления первичного пучка нейтрино данного сорта, даже если он строго коллимирован и не взаимодействует с веществом. Кроме того, в этом пучке будут возникать новые сорта нейтрино. Поставлено несколько опытов по поиску нейтринных осцилляции, обнаружение которых подтвердило бы, в частности, что масса нейтрино отлична от нуля. Но и их результаты пока неоднозначны.

 

Физика ядра и элементарных частиц

© Владимир Каланов
"Знания-сила".


Элементарные частицы.

Лептоны.

Семейство лептонов

Масса

Лептонный заряд

Среднее время жизни, с

Le                       Lµ                      Lτ

ve

(0+254)х10-9

+1

0

0

оо

e-

1

+1

0

0

оо

vµ

(18+254)х10-9

0

+1

0

оо

µ

207

0

+1

0

2,2х10-6

vτ

(78-274)х10-9

0

0

+1

3,5х10-13

τ

3478

0

0

+1

оо

В отличие от барионов и мезонов (см. подробнее о них дальше, В.К.) лептоны в настоящее время рассматриваются как элементарные частицы в буквальном смысле слова, не имеющие внутренней структуры, т.е. являются точечными или фундаментальными.

Лептонами называются элементарные частицы, не участвующие в сильном взаимодействии и имеющие спин 1/2, т. е. являющиеся фермионами. Второй признак исключает из класса лептонов фотон (и гравитон), также не участвующий в сильном взаимодействии.

К лептонам относятся электрон, нейтрино, а также мюон и другие похожие на электрон и нейтрино частицы. Свое название «лептоны» (в переводе с греческого — «легкие») получили потому, что первоначально к ним относились только электрон и нейтрино — самые легкие из элементарных частиц. Но впоследствии к лептонам причислили частицы, не уступающие по массе мезонам и даже барионам, поэтому название «лептоны» вряд ли следует признать удачным.

Среди лептонов, так же как и среди частиц других классов, встречаются электрически заряженные частицы, взаимодействующие между собой при помощи электромагнитных сил. Кроме электромагнитного, между лептонами существует ещё одно, очень слабое, взаимодействие, которое имеется также между лептонами и мезонами, и между лептонами и барионами. Нейтральный лептон — нейтрино — не имеет электрического заряда. Поэтому нейтрино взаимодействует с остальными частицами исключительно посредством слабых сил. По этой причине его очень долго не могли обнаружить экспериментально (см. также: "Нейтрино" на нашем сайте).

Итак, всего существует шесть типов лептонов: 3 из них обладают электрическим зарядом, а 3 — нет. Интересно то, что число видов лептонов (шесть) совпадает с числом кварков, если три "лица" одного и того же кварка рассматривать как одну частицу. Такое совпадение, по-видимому, указывает на какую-то глубокую взаимосвязь между лептонами и кварками. Наиболее известным лептоном, как уже говорилось, является электрон (е-). Два других имеющих заряд лептона называются мюоном (µ) и тау-лептоном (таоном) (τ). Они отличаются от электрона большей массой. Каждый лептон с электрическим зарядом имеет соответствующее ему нейтрино: электронное (ve), мюонное (vµ) и тау-нейтрино (vτ).

Другими словами, лептоны разбиты на три семейства, или, как принято теперь говорить, три лептонных дуплета: электрон и электронное нейтрино — электронный дублет, мюон и мюонное нейтрино — мюонный дублет, тау-лептон и тау-нейтрино — таонный дублет.

 Лептонный заряд.

Для того чтобы выделить класс лептонов из множества частиц и различить лептоны и антилептоны, прежде всего нейтрино и антинейтрино, была введена новая физическая величина — лептонный заряд L. По определению, для всех лептонов L= + l, для всех антилептонов L= — 1, для остальных частиц L = 0. Таким образом, можно сказать, что антинейтрино отличается от нейтрино знаком лептонного заряда, подобно тому, как позитрон и электрон различаются знаками электрического заряда (и лептонного тоже). На первый взгляд может показаться, что такое различие является чисто формальным. Но главное здесь в том, что лептонный заряд, как считается, сохраняется в любом взаимодействии, и пока это предположение подтверждается всей совокупностью опытных данных.

В дальнейшем для каждого лептонного дублета потребовалось ввести свой «заряд»: электронный заряд Le (электронное число) (не путать с электрическим зарядом), мюонный заряд (мюонное число) Lµ и таонный заряд (тау-число) Lτ. Считается, что во всех взаимодействиях сохраняется не только L, но и каждый его компонент Le, Lµ, Lτ по отдельности.

Всё это сделано для объяснения того факта, что одни типы лептонных реакций (или реакций с участием лептонов,  возможны, т.е. реально протекают, а другие — нет, не наблюдаются, т.е. число членов (электронное число, мюонное число и тау-число) в каждом семействе остается постоянным в ходе реакций. Но главное, все лептоны и антилептоны, в том числе три типа нейтрино, а также нейтрино и антинейтрино данного типа, различаются характером взаимопревращений. Так, например, из реакций:

те, которые записаны слева, разрешены, и все они реально протекают, а те, которые записаны справа, запрещены и ни одна из них не наблюдалась. С помощью первой реакции было впервые экспериментально зарегистрировано (анти)нейтрино (1953—1956). Реакция второго типа слева используется в настоящее время для регистрации солнечных нейтрино.

Изучение процессов (1962), представленных в последней строке, показало отличие мюонных нейтрино от электронных нейтрино. В этих опытах первичный пучок протонов от ускорителя направлялся на мишень и генерировал вторичный пучок  π+ — мезонов. Они распадались, и образующиеся в значительном количестве нейтрино падали на свою мишень, хорошо защищенную от фона. Если бы мюонное нейтрино было тождественно электронному, участвующему, например, в р—превращениях ядер, то гораздо более вероятным было бы образование в конечном состоянии электронов [реакция слева во второй строке], так как они много легче мюонов. На самом деле ни одного такого процесса не наблюдалось, а все они шли с образованием только мюонов [реакция слева в третьей строке].

 Какова масса лептонов? Пояснения к массе нейтрино.

Электрон — самый легкий из заряженных лептонов, мюон примерно в 200 раз тяжелее, а у таона масса превышает массу электрона примерно в 3500 раз. Кстати, масса таона почти вдвое больше массы протона. Отсюда ясно, сколь сильно изменился первоначальный смысл слова «лептон». До недавних пор практически никто не сомневался, что у всех нейтрино масса в точности равна нулю (так же, как у фотона). Все прямые опыты по определению значений mv основываются на измерении энергий заряженных частиц, образующихся в процессах того или иного распада вместе с соответствующими нейтрино. С этой точки зрения лучше всего изучено электронное антинейтрино, масса которого определяется путем прецизионных измерений энергетического спектра электронов, образующихся при β—распаде атомных ядер. Форма этого спектра зависит от mv. По мере совершенствования экспериментальной техники и процедуры обработки результатов измерений верхние границы для масс нейтрино постепенно снижались. Установлено, что масса электронного нейтрино не превышает 10-4me, масса мюонного нейтрино может оказаться уже сопоставимой с массой электрона, а таонное нейтрино в принципе может быть почти в 400 раз тяжелее электрона. Заметим, что здесь речь идет именно о верхних границах масс нейтрино, и они не исключают равенств mv = 0.

 

>>>Читайте дальше: Кварки.

Теории Ферми и ЮкавыЭлементарные частицы. Стандартная модельФермионы - Лептоны - КваркиАдроны - Барионы и МезоныПогубит ли адронный коллайдер Землю? [1 2 3 4 5 6]Монополь Дирака [1 2]Партоны

 
 
Главная В избранное Контакты Новости О проектеПланы сайта

 

 

 

 

   
Rambler's Top100 Рейтинг лучших сайтов категории Наука / Образование Рейтинг ASTROLAB


© KV