Физика ядра и частиц Взаимодействие частиц с веществом
Электромагнитное взаимодействие Кварки Атомное ядро Магнитный дипольный момент ядра Законы радиоактивного распада ядер. Альфа-распад. Бета-распад Естественная радиоактивность

Курс лекций по ядерной физике, физика атомного ядра и частиц

Античастицы

    В 1928 году П. Дираком на основании анализа релятивистского уравнения было предсказано существование позитрона. В 1932 году позитрон был обнаружен в космических лучах К. Андерсоном. Античастицы были открыты у лептонов (мю+мю-) и мезонов (pi1.gif (61 bytes)+pi1.gif (61 bytes)-). Естественно возник вопрос, есть ли античастицы у барионов.

Рис.1
Рис. 1. Схема эксперимента по регистрации антипротонов

     Антипротон был открыт в 1955 году. Схема эксперимента показана на рис.1. Антипротоны образовывались при бомбардировке мишени из меди протонами, ускоренными до энергии 6.2 ГэВ в реакции

p + p------>p + p + p + антипротон.

С помощью магнитов М1 и М2 из всех вторичных частиц выделялись частицы с единичным отрицательным зарядом и импульсом 1.19 ГэВ/с. Для выделения антипротонов из большого фона отрицательных пионов (1 антипротон на ~105pi1.gif (61 bytes)--мезонов) использовалась разное время пролета базы (~12 м) между сцинтилляционными счетчиками С1 и С2. Для антипротонов оно составляло 51·10-9 с, а для пионов - 40·10-9 с. Дополнительно   использовались два черенковских счетчика Ч1 и Ч2. Счетчик Ч2 регистрировал частицы со скоростями (0.75 <бета< 0.78), соответствующими антипротонам с импульсами 1.19 ГэВ/с. Счетчик Ч1 регистрировал частицы со скоростями пионов (бета= 0.99). События, вызывающие срабатывания как счетчика Ч1, так и счетчика Ч2 отбрасывались. Сцинилляционный счетчик С3 служил для того, чтобы убедиться, что частица не отклонилась от заданной траектории. Таким образом счетчики С1, С2, C3 и Ч2 были включены на совпадения, а счетчик Ч1 на антисовпадения.

Рис.2
Рис. 2. Схема эксперимента по регистрации антинейтронов

    Антинейтрон был открыт в 1956 году. Схема эксперимента показана на рис.2. Антинейтроны образовывались в реакциях перезарядки антипротонов на нуклонах

антипротон + p------>Image573.gif (853 bytes) + n,
антипротон + n------>Image573.gif (853 bytes) + n + pi1.gif (61 bytes)-.

Сигнал со счетчика С1 служил указанием на то, что антипротон попал в конвертор К. В конверторе, который представлял из себя емкость заполненную жидким сцинтиллятором, среди прочих процессов происходят реакции перезарядки антипротонов на нуклонах. Реакции перезарядки вызывают небольшие по сравнению с другими процессами световые вспышки в сцинтилляторе, которые фиксируются фотоумножителями (ФЭУ). Для фильтрации заряженных частиц, гамма-квантов и нейтральных пионов, распадающихся на гамма-кванты служат два сцинтилляционных счетчика С2 и С3, включенных на совпадения и свинцовый экран Э. Регистрация антинейтронов происходит в черенковском счетчике Ч.С. по мощным световым вспышкам от аннигиляции антинейтронов

Image573.gif (853 bytes) + n ------>Npi1.gif (61 bytes).

Дополнительная фильтрация происходит с помощью сигналов небольшой амплитуды от ФЭУ, в основном связанных с реакциями перезарядки. Таким образом счетчики С1, ФЭУ и ЧС были включены на совпадения, а счетчик С2 и С3 на антисовпадения.
    Пятидесятые годы завершились открытием антигиперонов. Сейчас почти ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что каждая частица имеет "двойника" - античастицу. Античастицы обладают рядом характеристик, имеющих те же численные значения, что и частицы и некоторые характеристики с противоположным знаком. Так у частицы и античастицы одинаковые массы, спины, изоспины, времена жизни; противоположные знаки у электрических зарядов, магнитных моментов, барионных и лептонных зарядов, проекций изоспина, четности и др. Схемы распада частиц и античастиц - зарядово-сопряженные, например,

n------>p + e- + aneutrino.gif (63 bytes)e;
Image573.gif (853 bytes)------>антипротон + e+ + nue.

У истинно нейтральных частиц (гамма, pi0, eta0) частица и античастица тождественны.
    Наиболее сложной формой антивещества, полученной и идентифицированной в лабораторных условиях, являются антиядра трития, гелия. Эти эксперименты были выполнены на серпуховском ускорителе в 1970-74 гг. В 1998 году были получены первые атомы антиводорода.

Хроника
Элементарные составляющие материи
Измерения
Сечение
Энергия реакции. Порог реакции
Ускорители
Взаимодействие частиц с веществом
Детекторы частиц
Новая физика начала ХХ века - теория относительности, квантовая физика
Основные соотношения релятивистской физики
Корпускулярные и волновые свойства частиц. Принцип неопределенности
Состояния в классической и квантовой физике
Резерфорд открывает атомное ядро
Pазмеры и структура ядер
Структура нуклона
Глубоконеупругое рассеяние электрона на протоне

Частицы

Свойства радиоактивного излучения: ? Радиоактивное излучение имеет сложный состав: оно состоит из трех видов излучений различной физической природы. Эти три вида излучений были названы ?-, ?- и ?-излучениями. ? ?- и ?-излучения одновременно испускаются только веществами, содержащими несколько различных радиоактивных элементов. ? Чистый радиоактивный элемент испускает только одно: или ?- излучение или ?-излучение, каждому из которых может сопутствовать ?-излучение. ? Радиоактивное излучение не зависит от внешних факторов: давление, температура, освещенность и т.д.

Основные вопросы по курсу Физика ядра и частиц