Мюоны и тау-лептоны - нестабильные частицы. Они распадаются в результате слабого взаимодействия в другие частицы. Переносчиками слабого взаимодействия являются W+, W- и Z-бозоны. Основным каналом распада мюонов является
![]() ![]() ![]() ![]() | (1) |
![]() ![]() ![]() ![]() | (2) |
|
|
|
|
|
![]() Диагр. 6. |
![]() Диагр. 7. |
![]() Диагр. 8. |
То есть в конечном состоянии также образуются
лептоны. Рассмотрим распад (1) более подробно
Мюон -
и
принадлежат ко второму лептонному поколению. В результате распада
--мезона
происходит его превращение в
.
С помощью диаграммы Фейнмана этот процесс можно изобразить следующим образом (диагр.1).
Слабое взаимодействие также как и электромагнитное передается частицей со спином
s = 1. Однако, в отличие от электромагнитного взаимодействия, квант
переносящий слабое взаимодействие - W--бозон является заряженным.
Аналогично W--бозон образуется при превращении
--лептона в
(диагр.2). Используя кроссинг-симметрию можно нарисовать лептонные распады W--бозона
(диагр. 3). Используя диаграммы (1) и (3), процесс распада отрицательного
мюона можно изобразить с помощью следующей диаграммы Фейнмана (диагр. 4). Радиус
слабого взаимодействия будет определяться массой W-бозона mw
R = | (2) |
W+-бозон
является античастицей W--бозона. Распады W+-бозона
аналогичные диагр. 3 показаны на диагр. 5. Таким образом обобщая диаграммы
3-5 можно нарисовать диаграмму, описывающую слабые взаимодействия лептонов (диагр. 6),
в которой f1,2,3,4 обозначают фермионы, W - заряженный промежуточный
бозон. Например в случае рассеяния электронного нейтрино на электроне диаграмма
будет иметь вид (диагр. 7). Возникает естественный вопрос. Возможны
ли слабые процессы, в которых происходит обмен нейтральным бозоном (Z-бозоном).
В этом случае аналогом процесса с обменом заряженным бозоном будет процесс без
изменения электрических зарядов взаимодействующих лептонов (диагр. 8). Слабые
взаимодействия с нейтральными токами (обмен Z-бозоном) экспериментально наблюдались
в 1973 г. в нейтринных экспериментах на пузырьковой камере. При облучении пучками
мюонных нейтрино и антинейтрино было обнаружено, что в некоторых событиях, вызванных
взаимодействием нейтрино (антинейтрино) отсутствуют мюоны и наблюдается потеря
импульса у наблюдаемых адронов, свидетельствующая о том, что в конечном состоянии
образуется нейтрино (антинейтрино), уносящее недостающий импульс.
Для исследования нейтральных токов изучались различные типы реакций под действием
нейтрино, в которых возможно наблюдение этого канала.
Однако прямым доказательством справедливости модели слабых взаимодействий с обменом промежуточными бозонами явилось прямое экспериментальное наблюдение промежуточных бозонов и измерение их характеристик. W и Z бозоны были открыты в 1983 г. в ЦЕРНе в инклюзивных реакциях
p +
+ X,
p +
Z + X.
W и Z бозоны регистрировались по каналам распада
W+
e+ +
e,
W-
e- +
e,
Z
e+ + e-,
Z +
+
-.
Взаимодействие нейтронов с веществом При прохождении нейтронов через вещество они взаимодействуют только с ядрами атомов. Возможны следующие 6 случаев взаимодействия нейтронов с ядрами: 1. Упругое рассеяние Столкновение является упругим, когда сумма кинетических энергий 2 -х частиц до столкновения равна сумме их кинетических энергий после столкновения