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

 

Кванты слабого взаимодействия (W, Z-бозоны)

    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

 - e- + e + (1)
 + e+ + e + (2)

Диагр.1
Диагр. 1.

a36_2.gif (260 bytes)
Диагр. 2.

a36_3.gif (454 bytes)
Диагр. 3.

a36_4.gif (572 bytes)
Диагр. 4.

a36_5.gif (475 bytes)
Диагр. 5.

a36_6.gif (322 bytes)
Диагр. 6.
a36_7.gif (301 bytes)
Диагр. 7.
a36_8.gif (284 bytes)
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 = /h/mwc

(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 + wplmin.gif (91 bytes) + X,
p + Z + X.

W и Z бозоны регистрировались по каналам распада

  W+ e+ + e,
  W- e- + e,
Z e+ + e-,
   Z + + -.

Ядерная изомерия
Внутренняя конверсия
Эффект Мессбауэра
Законы сохранения в ядерных реакциях.
Сечение реакции
Ядерные реакции
Механизмы ядерных реакций. Составное ядро.
Механизмы ядерных реакций. Прямые реакции.
Деление ядер.
Тяжелые ядра (A < 100)
Сверхтяжелые ядра (A > 100)
Экзотические виды радиоактивного распада
Физика экзотических ядер
Распространенность элементов.
Ядерные реакции в звездах.
Образование легчайших ядер. Дозвездная стадия образования элементов
Звездная эволюция
Горение водорода
Поиск солнечных нейтрино
Горение гелия.
Горение углерода и кислорода.
Горение кремния.
Образование элементов тяжелее железа.
История Вселенной
Космические лучи. Их состав и происхождение
Объединение взаимодействий
Открытые вопросы физики ядра и частиц

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

Основные вопросы по курсу Физика ядра и частиц