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

Лептонные числа

    Лептонное число - аддитивное квантовое число, которое сопоставляется каждому поколению лептонов. Лептонам приписывается лептонное число L = +1, антилептонам - L = -1.

Le(e-,nu1.gif (59 bytes)e) = +1,
lmu(мю-,) = +1,
ltau(tau-,) = +1,

Le(e+,aneutrino.gif (63 bytes)e) = -1,
lmu(мю+,aneutrmu.gif (77 bytes)) = -1,
ltau(tau+,aneutrtau.gif (74 bytes)) = -1.

У частиц не являющихся лептонами лептонные числа равны 0. Лептонное число системы частиц равно алгебраической сумме лептонных чисел входящих в нее частиц. Как следует из эксперимента, во всех процессах, происходящих в замкнутой системе в результате сильных, электромагнитных и слабых взаимодействий, каждое лептонное число Le, lmu и ltau сохраняется порознь. Это позволяет объяснить почему, например, происходят процессы

aneutrino.gif (63 bytes)e + p---->e+ + n,
+ n---->мю- + p,
tau----->мю- + aneutrmu.gif (77 bytes) + ,
pi----->мю- + aneutrmu.gif (77 bytes),
 мю-----> e- + aneutrino.gif (63 bytes)e + ,
tau----->e- + aneutrino.gif (63 bytes)e +

и другие и не наблюдаются процессы

 мю-noarrow.gif (73 bytes)e- + гамма,
+ p noarrow.gif (73 bytes)мю+ + n,

+ nnoarrow.gif (73 bytes)  e- + p

и другие. Закон сохранения лептонных чисел требует, например, чтобы в реакции распада нейтрона вместе с электроном обязательно рождалось электронное антинейтрино. Распад  pi--мезона обязательно должен сопровождаться появлением отрицательного мюона и мюонного антинейтрино. Распад отрицательного мюона должен сопровождаться появлением мюонного нейтрино и электронного антинейтрино. В то же время законы сохранения Le и lmu запрещают распад отрицательного мюона на электрон и гамма-квант.
    Однако с теоретической точки зрения нет весомых аргументов считать, что законы сохранения лептонных чисел являются абсолютно строгими законами сохранения. Поэтому важно установить степень выполнения этих законов сохранения. Точность выполнения  законов сохранения лептонных чисел Le, lmu и ltau оценивается на основе сопоставления вероятностей процессов разрешенных и запрещенных этими законами сохранения.

w(мю----->e- + гамма) / w(мю-----> e- + aneutrino.gif (63 bytes)e + ) < 10-12,
w(мю----->e- + e+ +e-) / w(мю-----> e- + aneutrino.gif (63 bytes)e + ) < 10-13,
w(tau----->e- + гамма) / w(tau----->e- + aneutrino.gif (63 bytes)e + ) < 10-4.

    Из закона сохранения лептонных чисел следует, что нейтрино являются стабильными частицами, т.к. nu1.gif (59 bytes)e является самой легкой частицей, имеющей L= +1. Аналогично aneutrino.gif (63 bytes)e является самой легкой частицей, имеющей L= -1. Из таких же рассуждений следует стабильность , , aneutrmu.gif (77 bytes), aneutrtau.gif (74 bytes). Стабильность электрона и позитрона следует из закона сохранения электрического заряда. Электрон является стабильной частицей, т.к. это самая легкая частица, имеющая отрицательный электрический заряд -e. Аналогичные рассуждения справедливы для позитрона.
    В таблице суммированы основные характеристики лептонов.

Характеристики лептонов
ЛептонЭлектрический заряд, eСпин, /hМассаВремя жизни
e--11/20.511 МэВстабильн.
мю--11/2105.66 МэВ2.2·10-6 с
tau--11/21777 МэВ2.9·10-13 с
nu1.gif (59 bytes)e01/2<10-15 эВtau/m(nu1.gif (59 bytes)e)>300 c/эВ
01/2<0.17 МэВtau/m()>15.4 c/эВ
01/2<24 МэВ 

    Из данных, приведенных в таблице, видно, что для масс нейтрино получены только ограничения сверху. В стандартной модели считается, что массы нейтрино равны 0 и нейтрино являются стабильными частицами. Это утверждение не противоречит имеющимся на сегодня экспериментальным данным. Однако насколько правильны эти утверждения можно будет понять лишь в результате будущих экспериментов. Некоторые указания на отличие массы нейтрино от нуля видимо следуют из данных по измерению потоков солнечных нейтрино. Если для регистрации солнечных нейтрино использовать реакции, которые происходят только под воздействием электронных нейтрино, то измеренные потоки солнечных нейтрино оказываются заметно меньшими, чем дают предсказания стандартной модели Солнца. Использование для регистрации нейтрино реакции, которая происходит под воздействием всех типов нейтрино дало оценки потока солнечных нейтрино, которые находятся в хорошем согласии со стандартной моделью Солнца (см. Похоже у нейтрино все же есть масса.). Напрашивающаяся интерпретация этих результатов состоит в том, что солнечные нейтрино nu1.gif (59 bytes)e имеют отличную от нуля массу и могут превращаться в нейтрино других типов (поколений).

Глюоны
Чармоний, боттоний
Количество поколений фундаментальных фермионов
Слабые взаимодействия. Промежуточные бозоны
Открытие промежуточных бозонов
Слабые распады лептонов и кварков
Распады и реакции в кварковой модели
Слабые взаимодействия нарушают симметрии
Поляризация. Спиральность
Пространственная инверсия. Р-четность.
Примеры процессов с сохранением и без сохранения пространственной четности
Зарядовое сопряжение. Зарядовая четность
Комбинированная инверсия. CP-четность
Нейтральные каоны нарушают CP-симметрию
Осцилляции в пучке нейтральных каонов
Обращение времени
СРТ-теорема
Законы сохранения и симметрии
Атомное ядро
N-Z диаграмма атомных ядер
Масса и энергия связи ядра
Спин ядра
Электрический квадрупольный момент и форма ядра.
Магнитный дипольный момент ядра
Изоспин ядер. Изоспиновые мультиплеты
Дейтрон. Свойства нуклон-нуклонного взаимодействия.
Мезонная теория ядерных сил
Модели атомных ядер
Капельная модель ядра. Формула Вайцзеккера.
Модель ядерных оболочек. Одночастичные состояния.
Коллективные возбуждения ядер.
Законы радиоактивного распада ядер.
Альфа-распад.

Распространение и поглощение позитронного излучения происходит также как и электронного излучения, но естественно в магнитном и электрическом полях позитроны отклоняются в противоположном направлении по сравнению с электронами. Для позитронов характерен малый срок жизни. Позитрон существует только тогда когда движется. Замедленный позитрон взаимодействует с ближайшим электроном среды, в результате чего образуются два -кванта с энергией 0,51 Мэв каждый, излучающихся в противоположных направлениях.

Основные вопросы по курсу Физика ядра и частиц