Глава 6. античастици
Лептоните и барионите
Нека още веднъж да известните субатомни частици. На първо място, те включват ядрата на различни елементи. Те не ще бъдат обсъдени, тъй като ядрото на атома на всички елементи, с изключение на водород-1 се състои от по-малки частици. Именно тези частици, наречени физика. [14] и ще бъде от интерес за нас.
I споменати четири частици, които се наричат елементарен: протон, неутрони, електрони и фотони. Те могат да бъдат разделени в две групи. Proton, неутрони и други тежки елементарни частици, открити след 1932, обединени под общото име на барионите (от гръцката дума Barys - тежки). Electronic разполага с малка маса и масата на фотона е нула. Тези и други леки частици, открити от 1932, наречени лептони (от гръцката дума Лептос - лесно, умерено).
Четири елементарни частици могат да бъдат класифицирани в съответствие с друга функция. Proton, електрон и един фотон - са стабилни. С други думи, ако Вселената е била на един протон (или електрон или фотон), тя би съществувала без промяна за неопределено време. (По-точно, всеки от тези три частици могат да се променят, но само във взаимодействието с други частици.) На неутрона е нестабилна частиците. Ако във Вселената има един неутрон, рано или късно, а може би и в продължение на няколко минути, той ще бъде разделен на протон и един електрон. Тази нестабилност е характерна за естеството на частиците и не зависи от присъствието на други видове частици.
Защо неутрона в това отношение не е като другите частици? Превръщането на неутрони и протон придружава от намаляване на електрони маса. Очевидно е, че това е от съществено значение за намаляване на теглото. Оказва се, че за всеки спонтанно разпадане настъпва намаляване на теглото. Загубил маса се превръща в енергия. През вселената съществува, очевидно, общата тенденция на преход от материята в енергия. Тогава става ясно защо на фотона е стабилно. Той има нула маса в покой, и следователно не може да се разпадне на частици от по-малка маса. По същата причина, тя е стабилна, всяка частица, която няма маса.
Тези аргументи обаче не са приложими, за да обясни на стабилността на електрона. Електроните има, макар и незначително, но все пак краен маса в покой. Но ако масово превръщане на тенденциите в развитието на енергия е универсална, защо тя е пощадена електрон? Защо не попада в една или повече фотони с нулева почивка маса енергия от което се равнява на масата на електрона?
Оказва се, че този процес не позволява на закона за запазване на електрическия заряд. Photon не носи електрически заряд, а ако електронът се раздели на фотони, което би било неговото отрицателен заряд? Що се отнася до физиците знаят, че няма частици с отрицателен заряд на електрона е по-лесно. Ето защо, на електрона не се е разпаднала.
Протон? Дали това е най-лекият частица с положителен заряд? Отговорът беше отрицателен физиците трябва да се търси друго обяснение на неговата стабилност.
Първият намек за наличието на положително заредени частици по-лек от протон е направено през 1930 г., когато Пол Дирак е в състояние да математически описват някои свойства на електрона. Той стига до заключението, че ако математическите изчисления са верни, електронът трябва да съществува в две различни форми. Един от тях - най-обикновено, добре познат електрон, който по това време вече е бил изследван в продължение на повече от тридесет години. Друга форма е много подобен на обикновен електрон, но тя имаше положителен вместо отрицателен заряд.
Две години по-късно, през 1932 г., американският физик Карл Дейвид Андерсън, изучаване на космическите високоенергийни лъчи, които бомбардират Земята, в детектор на частици открил нещо, което се държеше по същия начин, както на електрона, но под влияние на магнитно поле се отби в обратната посока. Следователно, частицата вместо отрицателен заряд извършва положително. По този начин се открива положително заредена електрон Дирак.
Anderson наречен положително заредена позитрон на частиците. Въпреки че терминът се използва най-често за името на откритата частица, че е жалко, тъй като маска тясната връзка с електрона. Понякога, на електрона и позитрона се нарича отрицателен електрон и положителен електрон. Това име е отразено в съвременната система за означаване на тези частици: д - и е +. За да се запази името му в продължение на електрона, позитрона понякога се нарича анти-електрони, където представката "анти" означава "срещу". По много причини, анти-електрони - най-доброто име, тъй като други частици също имат своите противоположности, които използват префикс "анти". Всички тези противоположни частици комбинирани в група от анти-частици.
Понастоящем, за да се обозначи античастица символ на частици с хоризонтална линия над нея е така, позитрон може да се определи "д +. което показва, че той не е само положително заредени електрони и античастица (в fb2 версия хоризонтална линия се заменя със символ на бара пред ограниченията на шрифта -. прибл програмист).
Скоро след откриването на Anderson, беше установено, че позитрон е образувана от някои радиоактивни ядра - разбира се, не тези, които съществуват в природата, и по-специално, получено в лабораторията.
През 1934 г. френски учени съпрузи Фредерик и Irene Жолио Кюри бомбардиране а-частици от алуминиеви атоми, фосфор-30, получени, които спонтанно т. Е. Спонтанно излъчва позитрони (Р като положителни частици) и се превръща в силиций-30 , Фосфор атомен номер - 15, силиций-14, следователно, радиоактивното разпадане може да бъде написано:
Електрически заряд отново да се прибере, тъй като 14 + 1 = 15.
Какви са процесите вътре резултатите ядрото в емисиите на позитрон? номера на масата на силиций-30 и фосфор-30 са идентични, така че общият брой на нуклоните да бъде в двата случая същото. От друга страна, атомния номер на силициева сърцевина 30 е един по-малко от фосфор-30, следователно, сърцевината 30 се състои от протон силиций върху един по-малко от сърцевината на фосфор-30. За да се намали броя на протоните на единица, без да се променя броя на нуклоните, е необходимо да се добавят едновременно един неутрони. С други думи, позитрон се отделя когато протон се превръща в неутрони вътре в ядрото. В този случай, атомния номер намалява с една и масовото число, остава непроменена. Процесът е пряко противоположна на тази, която причинява електрон емисии, когато неутрон се превръща в протон. Но това можеше да се очаква, тъй като позитрона е като огледало електрон изображения на и всичко, което се случва с тях е отражение на събития, настъпили с един електрон.
От друга страна, на протона, неутрона е по-лесно, следователно, не е изненадващо, че е спонтанно неутрон се превръща в протон, тъй като спонтанна трансформация винаги се придружава от намаляване на теглото. Но как тогава спонтанно се превръща в един протон и неутрон излъчва позитрон?
Всъщност, това е по-лесно протон неутрон, ако става въпрос за свободна частица. Във вътрешността на ядрото, обаче, дойде промяната енергия, която леко се променя масата на отделните нуклоните. Понякога маса на сърцевината се намалява, ако протон се превръща в неутрон, и понякога, ако неутрона се заменя с промяна на протонната маса зависи изцяло от структурата на ядрото. В първия случай, излъчвани позитрони, а втората - електроните Разбира се, има ядро с определен брой нуклоните комбинация от протони и неутрони, където е сведена до минимум масата. След трансформацията на протон или неутронно неутрони в протонен маса се увеличава. Тези ядра не се подлагат спонтанна трансформация, са стабилни, освен ако не е по-тежки ядра, които излъчват а-частици.
Отново, че свободните неутрони може спонтанно да се превърнат в протони, обратна трансформация е невъзможно.