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

Учебные материалы по ядерной физике, курс физика атомного ядра и частиц

Очарованные частицы, с-кварк

    Открытие c-кварка оказалось, несмотря на теоретические предсказания, полной неожиданностью.
    В 1974 году одновременно две группы физиков объявили о наблюдении новой частицы - jpsi.
     Группа С. Тинга наблюдала jpsi-мезон как резонанс в сечении реакции

e+ + e------> адроны

при энергии E ~ 3.1 ГэВ.
    Группа Б. Рихтера измеряла энергетический спектр e+e- пар, образующихся при бомардировку бериллиевой мишени высокоэнергетичными протонами

p + Be -----> e+ + e-.

В инвариантном спектре масс e+e-  наблюдался узкий пик шириной 87 кэВ при энергии E ~ 3.1 ГэВ. То есть время жизни  jpsi-мезона почти в 1000 раз больше, чем у известных частиц такой массы. Причина - в состав jpsi входит новый, не известный ранее с-кварк. Он несет новое квантовое число - с, названное очарованием (charm). с-Кварк порождает семейство адронов, имеющих в своем составе его или соответствующий антикварк antic.gif (63 bytes). Мезоны и барионы, в состав которых входит с или antic.gif (63 bytes) кварки называются очарованными мезонами и барионами соответственно. jpsi-мезон имеет "скрытый" чарм - связанное состояние с. Массу валентного с-кварка можно оценить как половину массы jpsi, то есть ~1500 МэВ. В таблице приведены характеристики некоторых из известных очарованных мезонов и барионов.

Частица

Кварковый состав

Масса, mc2
(МэВ)

Время жизни  или ширина распада

Спин-четность JP, изоспин I
JP(I)

Основные моды распада

c,d

1869

1.1·10-12 с

0-(1/2)

K + другие частицы,
e+  другие частицы,
мю+ другие частицы

D0,0

c, u

1865

4.2·10-13 с

0-(1/2)

c, s

1969

4.7·10-13 с

0-(0)

K + другие частицы

с

3097

87 кэВ

1-(0)

адроны, e+e-,мю+мю-

udc22852.0·10-13 с1/2+(0)(n или p) + другие частицы
uuc2453

1/2+(1) pi
udc2454
ddc2452

Семейство частиц , и образует изотопический триплет. Из таблицы видно, что суммарная масса D- и D+ мезонов больше массы jpsi-мезона, поэтому очарованные кварки с,образующие jpsi-мезон могут только аннигилировать в процессе распада, что и объясняет относительно большое время жизни jpsi-мезона (малую ширину распада Г = 87 кэВ).

Закон сохранения чарма

В сильных  и электромагнитных взаимодействиях чарм сохраняется deltaс = 0. В слабых взаимодействиях чарм не изменяется или изменяется на единицу deltaс = 0, +1.

Рис.1

c-Кварк распадается в результате слабого взаимодействия, превращаясь преимущественно в s-кварк, по схеме, показанной на рис.1. Образующийся W-бозон в свою очередь распадается на пару фермионов. На рис.1-2 приведены кварковые схемы некоторых мод распада очарованных частиц.

Рис.2
Рис.2. Кварковая схема одной из мод распада D+-мезона
Рис.3.
Рис. 3. Кварковая схема одной из мод распада -бариона
Античастицы
Связь характеристик частиц и античастиц
Момент количества движения
Пространственная инверсия. Р-четность.
Распады частиц
Взаимные превращения частиц
Кварки, лептоны, калибровочные бозоны
Механизм взаимодействия частиц
Электромагнитное взаимодействие
Лептоны
Электрон
Электронное антинейтрино обнаружено
Тождественны ли нейтрино и антинейтрино?
Мюон. Мюонное нейтрино
Тау-лептон. Тау-нейтрино
Лептонные числа
Кванты слабого взаимодействия (W, Z-бозоны)
Кварки - частицы, из которых состоят адроны
Основные положения модели кварков
Кварковая структура адронов. Барионы. Мезоны
Барионное число B
Изоспин частиц. Изоспиновые мультиплеты
Пи-мезоны
Резонансы. Возбужденные состояния нуклонов
Странные частицы, s-кварк
K-мезоны
Распад лямбда-гиперона
Каскадные гипероны
Омега-минус-гиперон
Очарованные частицы, с-кварк
Нейтрино рождают очарованные частицы
Красивые частицы, b-кварк
Адронные струи
Топ-кварк

В твердых кристаллических телах носителями электрического заряда являются электроны и дырки. В изоляторах свободные электроны и дырки практически отсутствуют, и электрический ток в них невозможен вследствие того, что в зоне проводимости нет свободных электронов, а в валентной зоне нет свободных дырок, которые могли бы двигаться (т.е. изменять свою энергию) во внешнем электрическом поле. Однако такие свободные электроны и дырки появляются в результате прохождения через кристалл заряженной частицы. Процесс генерации заряженной частицей (квази)свободных электронов и дырок (т.е. свободных только внутри кристалла) во многом аналогичен процессу генерации свободных электронов и ионов в газах и жидкостях и описывается теми же формулами

Основные вопросы по курсу Физика ядра и частиц