Читать онлайн «Элементарные частицы»

А. А. СОКОЛОВ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ (Расширенная публичная лекция, прочитанная в лектории МГУ 10 января 1962 г. ) ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 19 6 3 СОДЕРЖАНИЕ § 1. Введение . . . ... ... ... . 3 § 2. Предсказание Дираком позитрона и его эксперименталь- экспериментальное обнаружение ... ... ... . . . 5 § 3. Нуклоны и пи-мезоны (кванты ядерного поля) 18 § 4. Бета-распад и открытие нейтрино ... . 28 § 5. Проблема несохранения четности 32 § 6. «Подкидыши», «странные частицы» и «резононы» . 49 Литература >... . . , ... ... 68 Печатается по постановлению Редакционно-издслельского совета Московского университета § 1. ВВЕДЕНИЕ Развитие современной физики идет под флагом ато- атомизма. Как известно, наименьшая частица химического элемента называется атомом, что в переводе с грече- греческого означает неделимый. Дальнейшие исследования показали сложность атома, который состоит из еще бо- более мелких, так называемых элементарных частиц. Первоначально в термин элементарность (так же, как в . свое время и в термин атом) вкладывалось поня- понятие неделимости. Однако в настоящее время ученые вплотную подошли к изучению структуры элементарных частиц, и поэтому теперь эта неделимость стала пони- пониматься до некоторой степени условно. При изучении атома основную роль играют четыре элементарные частицы: протон (р), нейтрон (п), элек- электрон (е) и фотон (у). Согласно теории Иваненко и Гей- зенберга, протоны и нейтроны образуют ядро, представ- представляющее собой наиболее плотную часть атома (рис. 1). Вокруг ядра вращаются злектроны, удерживающие- удерживающиеся в атоме благодаря кулоновскому притяжению к ядру (планетарная модель атома по Резерфорду). Фотоны образуются в атоме при переходе электро- электронов с более высокого энергетического уровня на более иизкий. При обратном переходе происходит поглощение фотонов атомом. Рассмотрим прежде всего эти четыре элементарные частицы. Основными их характеристиками являются масса покоя, заряд и спин. Последний описывает как бы вра- вращение частицы, т. е. ее внутренние свойства. 2 Зак. 189 3 За единицы массы покоя и заряда в атомной физике выбираются масса покоя электрона гао=О,9 • 10~~27 г и элементарный заряд ?0=4,8- 10~10 абс. элекгрич. ед. Спин измеряется, как правило, в единицах h. "Ч 0 гчектрз-t ?Р) протон Q нейтрок Рис. 1. Планетарная модель атома Тогда для электрона те = то» еег= — ео> se = —\ для протона тр = 1836 т0; ер = е0; sp = —; для нейтрона тп = 1838,6 т0; еп = 0; sn = — . Поскольку электрон является заряженной частицей, то наличие спина 5 (т. е. собственного момента количе- количества движения) приводит к появлению магнитного мо- момента электрона, проекция которого на направление спина имеет отрицательный знак, поскольку ее = —ео<О, 2т0с где \х0 — магнетон Бора, а постоянная Планка h = 2тгй = 6,62- Ю-27 эрг-сек. Магнитным моментом обладают также протон и ней- нейтрон, но об этом ниже. Несколько слов скажем о фотоне. Долгое время считали, что свет представляет собой электромагнитные волны и что электроны являются корпускулами, т. е частицами. Затем были обнаружены у света еще и корпускуляр- корпускулярные свойства (согласно теории фотонов Эйнштейна энергия кванта света частоты v равна e=/iv), которые проявляются, например, при испускании фотонов, а у злектронов — волновые волна де-ЬроиляА= , ко- \ mov) торые можно обнаружить, в частности, при прохожде- прохождении пучка электронов со скоростью v сквозь кристалл (дифракция электронов).