Кварки и адроны. Лекция 15 Весна 2012 г.

Были обнаружены «странные» частицы – они всегда рождались парами Было введено квантовое число – странность. Закон сохранения странности: странность сохраняется при сильных взаимодействиях, но не сохраняется при слабых. Λ – частица и Κ 0 – мезон.

Распределение электрического заряда в нейтроне и протоне

Протон в кварковой модели

Нейтрон в кварковой модели

Барионный заряд кварков

Изоспин адронов

Изоспиновые мультиплеты

Цвет кварка Без введения квантового числа «цвет», принимающего три значения, кварковая структура Δ ++, Δ, Ω противоречит принципу Паули. Δ ++, Δ, Ω состоят из трех тождественных кварков: Δ ++ (uuu), Δ (ddd), Ω (sss). У всех частиц J P = 3/2 +. Орбитальный момент относительного движения кварков равен нулю.

Конфайнмент удержание цветных кварков и глюонов внутри бесцветных адронов. Силы взаимодействия между кварками называют цветными. Кварки имеют цветные заряды и объединяются в адроны так, что получаются бесцветные комбинации. В природе допустимы только бесцветные состояния составных систем из кварков и глюонов. Поэтому мы не видим отдельные цветные кварки, а видим только их бесцветные комбинации в виде адронов.

Бета - распад

Фейнмановская диаграмма доминирующего лептонного распада заряженного пиона (π + μ + +ν μ ).

Кварк – глюонная плазма

Оценим плотность ядерной материи

Существование магических ядер послужило одним из основных аргументов в построении оболочечной модели ядра.

Мария Гёпперт-Майер (нем. Maria Göppert-Mayer; 28 июня 1906, Катовице, Германская империя 20 февраля 1972, Сан-Диего, США) выдающаяся женщина-физик, одна из немногих женщин-лауреатов Нобелевской премии по физике (половина премии за 1963 г., совместно с Хансом Йенсеном, «за открытия касающиеся оболочечной структуры ядра»

Спин-орбитальное взаимодействие нуклонов в ядре Спин-орбитальные силы играют существенную роль в атомных ядрах. С учётом спин-орбитального взаимодействия ядерный потенциал имеет вид

Спин-орбитальное взаимодействие нуклонов в ядре При учете спин – орбитального взаимодействия снимается вырождение по полному моменту j нуклона в пределах одной оболочки, который приданном l в зависимости от ориентации спина нуклона. Поэтому квантовое число j принимает два значения:

Спин-орбитальное взаимодействие нуклонов в ядре Происходит расщепление состояния данного j на два состояния с разной взаимной ориентацией l и s. Каждый одночастичный уровень расщепляется на два. Ниже по энергии опускается уровень с j = l +1/2, так как в этом случае нуклон сильнее взаимодействует с остальными. Состояние характеризуется полным моментом импульса нуклона j. Состояние характеризуется полным моментом нуклона j. Величину j указывают в качестве нижнего индекса при l. Так, вместо уровня 1p появляются два уровня 1р ½ и 1р ³.

Величина расщепления, тем больше, чем больше l. Начиная с уровня 1g, затем 1h и т. д., ls-расщепление становится сравнимым с расстоянием между соседними осцилляторными оболочками.Расщепление уровней с l 4 настолько велико, что нижний уровень оболочки с максимальным j и l сильно опускается вниз по энергии и оказывается в предыдущей оболочке. Это относится к уровням 1g, 1h ¹¹, 1i ¹³ и 1j ¹, которые попадают соответственно в 4-ю, 5-ю, 6-ю и 7-ю оболочки. В результате происходит перегруппировка уровней в оболочках.

Несохранение четности в слабых взаимодействиях Четность и отражение в зеркале Пусть x / = x, y / = y, z / = z, тогда можно предположить, что

Закон сохранения четности α=+1 – положительная внутренняя четность; α=1 – отрицательная внутренняя четность. Четность системы частиц равна произведению четностей частиц, составляющих систему. Нарушение закона сохранения четности в слабых взаимодействиях:

Закон сохранения комбинированной четности CP комбинированная четность: замена частиц на античастицы и операция инверсии