Лептонні заряди

Третій важливий у фізиці мікрочастинок вид взаємодії – слабкий. Його константа aw»10 -6 (as»1, ae»10 -2). Радіус слабких сил дуже малий (10 -16 см). Слабка взаємодія здійснюється обміном проміжними бозонами W ± , Z. У слабких взаємодіях беруть участь лептони та кварки (адрони).

Незважаючи на «слабкість» слабкої взаємодії, його роль у природі дуже велика. Досить, що водневий цикл, що є основним в енергетиці нашого Сонця, починається з реакції

що йде рахунок слабкого взаємодії.

Однією з ознак прояву слабкої взаємодії є поява нейтрино (антинейтрино). Ці частинки входять у групу лептонів - точкових фундаментальних частинок зі спином 1/2, які беруть участь у сильних взаємодіях поруч із W ± , Z бозонами і фотоном -квантом електромагнітного поля. Характеристики лептонів наведено в таблиці 11.1.

Лептонний заряд, або лептонне квантове число, було введено у фізику частинок в 1955 р., коли з'явилися експерименти, що вказують на нетотожність n і.

, (12.2)

яка відповідала б внутрішньоядерному процесу. Необхідні цієї реакції антинейтрино бралися з реактора, тобто. від розпаду нейтронів. Реакцію (12.2) не було виявлено. Найбільш природний спосіб пояснення цього явища полягає у приписуванні електрону та антинейтрино нового (лептонного) квантового числаLe, рівного за величиною, але протилежного за знаком. Тоді реакція (12.2) порушує закон збереження лептонного заряду і тому має йти.

Характеристики лептонів (спін ½)

Лептон	Маса, МеВ	Лептонний заряд	Електрич. заряд, од.е	Час життя	Основний тип розпаду
Le	Lm	Lt
e -	0,511	+1	-1	>4,2×10 24 років
ne	-6	+1	стабільно
m -	105,7	+1	-1	2,2×10 -6 сек	e - nm
nm	-	+1	-1	2,9×10 -13 сек	Адрони + nt e - nt; m - nt
nt	± ® e ± +g, (12.4)

незаборонений жодним із відомих на той час законів збереження, не спостерігався. Найбільш простий спосіб пояснити відсутність g-розпаду мюона (також, як і розпаду на 3е)полягав у введенні нового закону збереження: закону збереження мюонного лептонного зарядуLm, відмінного від електронного лептонного зарядуLе. Тоді в розпаді (12.4) порушуються закони збереженняLmіLе, а розпад (12.3) має бути записаний з урахуванням цього правила.

У 1962р. було поставлено спеціальний експеримент, що доводить відмінністьneвідnm. Виділявся чистий пучок із розпаду p - ®m - +і було показано, що з цим пучком йде реакція

+р®m + +n,

і не йде реакція

+р®е + +n.

У той самий час ця реакція йде з електронним антинейтрино з ядерного реактора.

У 1975р. група фізиків під керівництвом Перла нае + е --колайдері відкрилаt-лептон, і у фізиці елементарних частинок з'явилосяt-лептонне квантове числоLtіt-лептонне нейтриноnt.

Таким чином, шість лептонів поділяються на три відокремлені групи по два лептони, один з яких заряджений, аінший нейтральний: e-, ne; m - ,.nm; t - , nt. Ці групи входять разом із кварками до складу трьох поколінь фундаментальних ферміонів (див. табл. 12.2).

Тип	спин	Заряд, од.е	Покоління
кварки	1/2	+2/3	u	c	t
-1/3	d	s	b
лептони	1/2	-1	e -	m -	t -
ne	nm	nt

Друге і третє покоління є як би копіями першого, і причина існування подібних копій поки що не зрозуміла. Навколишній світ складається з фундаментальних ферміонів 1-го покоління. Інші покоління виявлено в експериментах на прискорювачах. Слід підкреслити, що лептони та кварки однаково взаємодіють із переносниками слабкого поля W±-бозонами.

Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:

Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно

---