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

Pезонансы. Возбужденные состояния нуклона

Рис. 1. Зависимость полных сечений реакций
pi1.gif (61 bytes)p от кинетической энергии пиона

Рис.3
Рис. 2. Возбужденные состояния нуклона

    В начале 60-х годов был открыт класс частиц, которые получили название резонансов.
    Резонансы - коротко живущие возбужденные состояния адронов, распадающиеся в результате сильного взаимодействия. Характерное время жизни резонанса 10-22 - 10-24 с. Впервые резонансы наблюдались в сечении взаимодействия пи-мезонов с нуклонами (см. рис. 1). Резонансы стали активно исследовать и открывать в связи с развитием метода водородных пузырьковых камер, в которых стало возможно наблюдать продукты распада резонансов.
     Масса резонансной частицы m определяется из релятивистского инварианта

mc2 = (E2 - c2p2)1/2,

где E и p - полная энергия и полный импульс пи-мезона и нуклона. Максимумы в сечении (пи-N)- рассеяния интерпретируются как появление нестабильной частицы - резонанса с вполне определенными квантовыми характеристиками - массой, зарядом, спином, изоспином и др.  Нуклонные резонансы delta(1232) имеют спин, четность JP = 3/2+, изоспин I = 3/2. delta+ и delta0 можно рассматривать как возбужденные состояния протона и нейтрона соответственно. По сравнению с нуклонами, у которых два одинаковых кварка имеют параллельные спины, а третий кварк имеет антипараллельный спин, у этих резонансов спины всех кварков параллельны, что дает спин 3/2. У нуклонных резонансов N(1440)  JP = 1/2+, изоспин I = 1/2. Низкорасположенные нуклонные резонансы в основном распадаются по каналу (n или p) + pi1.gif (61 bytes). Время жизни резонанса tauопределяется из ширины его распада Г, используя соотношение неопределенности Гtau~h/. Резонансы наблюдаются и во взаимодействии пи-мезонов с другими адронами.


Рис. 3. Основные каналы распадов delta-резонансов

    В таблице приведены основные характеристики delta(1232) и N(1440) резонансов

ЧастицаМасса, Mc2
(МэВ)
Ширина Г, МэВСпин-четность, изоспин
JP(I)
Основные моды распада
delta++, delta+,delta0,delta-

1230-1234 (~1232)

115-125

3/2+(3/2)

(n или p) + pi1.gif (61 bytes)

N+, N0, N-1430-1470 (~1440)250-4501/2+(1/2)n(p)+pi1.gif (61 bytes)(2pi1.gif (61 bytes)),deltapi1.gif (61 bytes)

    Частицы ro0, omega0, fi0 являются мезонными резонансами, которые обладают квантовыми числами фотона (JP = 1-), поэтому их можно интерпретировать как проявление процессов, показанных на рис. 4, 5, 6. Эти мезонные резонансы можно наблюдать на e+e- -коллайдерах.

Рис.4
Рис. 4.

Масса ro0-мезона 770 МэВ. Ширина распада Г = 151 МэВ.

Рис.5
Рис. 5.

Масса omega0-мезона 782 МэВ. Ширина распада Г = 8.4 МэВ.

Рис.6
Рис. 6.

Масса fi0-мезона 1020 МэВ. Ширина распада Г = 4.4 МэВ.

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