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

Мюон. Мюонное нейтрино

    Мюоны () были впервые обнаружены в 1936 году в составе космических лучей. В табл.1 приведены основные характеристики мюона.

Таблица 1. Основные характеристики мюона

Спин, /h1/2
Масса, МэВ105.658357+0.000005
Магнитный момент, 1.001165916+0.000000006
Среднее время жизни, с(2.19703+0.00004)·10-6

    Отрицательно заряженный и положительно заряженный мюоны являются частицей и античастицей. Эксперименты показали, что как и должно быть с частицей и античастицей, их средние времена жизни совпадают

tau(+)/tau(-) = 1.00002+0.00008.

    Отрицательно заряженные мюоны распадаются на электрон e-, электронное антинейтрино e и мюонное нейтрино .

- e- + e +

    Положительно заряженный мюон является античастицей по отношению к и распадается на позитрон e+, электронное нейтрино  e и мюонное антинейтрино .

+ e+ + e +

    В табл. 2 приведены каналы распада -

Таблица. 2. Каналы распада -

Канал распадаДоля в %
e-e~100
e-eгамма1.4+0.4
e-ee-e+(3.4+0.4)·10-5

   Вместе c мюонным нейтрино () мюон составляет второе поколение лептонов. 
   Основным источником мюонов высоких энергий являются космические лучи и распады pi-мезонов высоких энергий

++ + ,
-- + .

Кроме того, мюоны образуются в результате столкновений высокоэнергетичных электронов и позитронов

e- + e+- + +

s047_5.gif (515 bytes)

   В веществе -  могут входить в состав атома (образуя мезоатом) и их время жизни в плотной среде уменьшается на порядок.
    В опытах Л. Ледермана и др. в 1962 году было показано, что мюонное нейтрино отличается от электронного.
    Схема опыта показана на рис. 1. Мюонные нейтрино образовывались в результате распада + , - - мезонов, рождающихся при облучении бериллиевой мишени протонами, ускоренными до энергии 15 Гэв.

++ +
-- +

Рис.1
Рис. 1. Эксперимент по детектированию мюонного нейтрино

    Регистрировались взаимодействия и с нейтронами и протонами в веществе детектора, состоящем из искровых камер, каждая из которых состояла из 9 алюминиевых пластин размером ~ 110 см х110 см и толщиной 2.5 см. Зазор между пластинами составлял ~ 1 см. Между искровыми камерами располагались сцинтилляционные счетчики, регистрирующие появление заряженной частицы. При появлении в детекторе заряженной частицы подавался импульс высокого напряжения на искровые камеры. Тип заряженной частицы (мюон или электрон) определялся по характеру искрового пробоя.
    Общая масса нейтринного детектора составляла ~10 тонн. В результате этих экспериментов было показано, что при взаимодействии нейтрино, образующихся в распаде -мезонов с протонами и нейтронами наблюдались только мюоны и не наблюдались электроны.

+ p + + n
+ n - + p

+ p e+ + n
+ n e- + p

    Эти и последующие эксперименты показали, что e, aneutrino.gif (63 bytes)e и и были установлены их лептонные числа Le и lmu.gif (89 bytes).

Le(-,) = 0; lmu.gif (89 bytes)(-,) = 1;
Le(e-,e) = 1; lmu.gif (89 bytes)(e-,e) = 0.

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

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВОЙСТВ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ Кратко рассмотрим основные свойства радиоактивных излучений, которые помогают зафиксировать определенный вид излучения; ознакомимся с методами радиометрических измерений, с применением этих методов для определения урана, радия, тория и других радиоактивных

Основные вопросы по курсу Физика ядра и частиц