Кварковая структура мезонов и барионов. Экспериментальные подтверждения кварковой теории.

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Кварковая структура мезонов и барионов. Экспериментальные подтверждения кварковой теории.

Содержание

2. Кварковая гипотеза была выдвинута в 1964 году Гелл-Манном и Цвейгом. Согласно этой гипоте-зе, все известные в
3. Структура некоторых адронов
4. Диаграмма взаимодействия протона и нейтрона внутри ядра (обмен пи-мезоном)
5. Диаграмма распада нейтрона
6. Распад π--мезона
7. Распад Δ++ - гиперона Δ++ - гиперон (резонанс) состоит из трех u-кварков и распадается по схеме
8. Вопросы к кварковой теории Почему не обнаружены частицы с дроб-ным зарядом, состоящие, например, из 4 или
9. Исходные положения квантовой хромодинамики Кварки характеризуются скрытым квантовым числом (зарядом), имеющим название "цвет". Цвет может принимать
10. Свойства глюонов Сильное взаимодействие осуществляется об-меном безмассовыми электрически нейт-ральными частицами со спином 1 и отрица-тельной четностью
11. Отсутствие кварков в свободном состоянии (конфайнмент) В отличие от фотонов, которые между со-бой не взаимодействуют, кварки
12. ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО РАССЕЯНИЮ ЭЛЕКТРОНОВ НА ПРОТОНАХ Формула Мотта: где E – энергия падающего электрона, v =
13. Рассеяние электронов с энергией 188 Мэв на протонах (λ = 10-14 м).
14. Магнитный формфактор протона в экспериментах по рассеянию электронов с энергиями до 3.5 Гэв (λ = 10-15м).
15. Рассеяние электронов с энергиями 20-22 Гэв на протонах (λ = 10-16 м, W – полная энергия
16. Струи адронов В коллайдерах в результате лобовых столкновений час- тиц больших энергий возни- кает пара кварк-антикварк.
18. Скачать презентацию

Слайд 2

Кварковая гипотеза была выдвинута в 1964 году Гелл-Манном и Цвейгом. Согласно

этой гипоте-зе, все известные в то время адроны можно бы-ло представить состоящими из трех фундамен-тальных частиц, которые Гелл-Манн назвал кварками. Кварки получили обозначения: u (up), d (down) и s (strange).

Слайд 3

Структура некоторых адронов

Слайд 4

Диаграмма взаимодействия протона и нейтрона внутри ядра (обмен пи-мезоном)

Слайд 5

Диаграмма распада нейтрона

Слайд 6

Распад π--мезона

Слайд 7

Распад Δ++ - гиперона
Δ++ - гиперон (резонанс) состоит из трех u-кварков

и распадается по схеме
Δ++ → p + π+
Пара dd образована глюоном, который был испущен одним из u-кварков

Слайд 8

Вопросы к кварковой теории
Почему не обнаружены частицы с дроб-ным зарядом, состоящие,

например, из 4 или 5 кварков?
Каким образом кварки, имеющие спин 1/2, т.е. являющиеся фермионами, оказывают-ся в одном барионе в количестве 2 или 3? Почему это на противоречит принципу Паули?
Почему все попытки экспериментального обнаружения свободных кварков закончи-лись неудачей?

Слайд 9

Исходные положения квантовой хромодинамики
Кварки характеризуются скрытым квантовым числом (зарядом), имеющим название

"цвет". Цвет может принимать три значения: R, G, B ("красный", "зеленый", "синий"). Антикварки имеют антицвета, дополнитель-ные к цветам: (бирюзовый), (пурпур-ный), (желтый).
Все наблюдаемые частицы являются белыми (бесцветными).

Слайд 10

Свойства глюонов
Сильное взаимодействие осуществляется об-меном безмассовыми электрически нейт-ральными частицами со спином

1 и отрица-тельной четностью - глюонами. Каждый глю-он несет особый цветовой заряд, являющий-ся комбинацией цвета и антицвета. Анализ показывает, что существует 8 таких комби-наций:

Слайд 11

Отсутствие кварков в свободном состоянии (конфайнмент)
В отличие от фотонов, которые между

со-бой не взаимодействуют, кварки взаимо-действуют между собой цветовыми заря-дами, причем с увеличением расстояния между кварками взаимодействие возрас-тает:

Слайд 12

ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО РАССЕЯНИЮ ЭЛЕКТРОНОВ НА ПРОТОНАХ
Формула Мотта:
где E – энергия

падающего электрона, v = βc – его скорость, q – импульс, переданный при рассея-нии. Слагаемое β2sin2θ/2 появляется из-за взаи-модействия магнитных моментов электрона и мишени; для бесспиновых частиц эффективное сечение определяется формулой Резерфорда:
где m – масса падающей частицы.

Слайд 13

Рассеяние электронов с энергией 188 Мэв на протонах
(λ = 10-14

м).

Слайд 14

Магнитный формфактор протона в экспериментах по рассеянию электронов с энергиями до

3.5 Гэв (λ = 10-15м).

Главный вывод из этой группы
экспериментов: протон не явля-
ется точечной частицей, т.к. для
точечной частицы формфактор
– постоянное число. Прибли-
женно распределение электри-
ческого заряда в протоне можно
представить в виде
ρ (r) = ρ(0) exp(-r/a),
где a ≈ 0.23 фм. Аналогичные
данные получены и для нейт-
рона. Т.е. для электронов с дли-
ной волны λ =10-15м нуклон - это
объект, протяженный в прост-
ранстве и лишенный четко очер-
ченной граничной поверхности.

Слайд 15

Рассеяние электронов с энергиями 20-22 Гэв на протонах (λ = 10-16

м, W – полная энергия образовавшихся адронов в их системе центра масс)

Главный вывод из этой группы экспериментов: рассеяние электронов с длиной волны
λ = 10-16 м
происходит на точечных центрах внутри протона (отношение сечения рассеяния к сечению по формуле Мотта ≈ const).

Слайд 16

Струи адронов
В коллайдерах в результате
лобовых столкновений час-
тиц больших энергий возни-
кает пара

кварк-антикварк.
Когда эти частицы расходят-
ся на расстояние больше 1 фм, цветовое взаимо-
действие становится настолько сильным, что кварк
и антикварк резко тормозятся, и испускают пи-ме-
зоны в виде струй, аналогично тому, как тормозя-
щийся электрический заряд излучает фотоны (тор-
мозное излучение). Струи адронов являются еще
одним подтверждением кварковой теории.

Кварковая структура мезонов и барионов. Экспериментальные подтверждения кварковой теории.

Содержание

Кварковая гипотеза была выдвинута в 1964 году Гелл-Манном и Цвейгом. Согласно

Структура некоторых адронов

Диаграмма взаимодействия протона и нейтрона внутри ядра (обмен пи-мезоном)

Диаграмма распада нейтрона

Распад π--мезона

Распад Δ++ - гиперонаΔ++ - гиперон (резонанс) состоит из трех u-кварков

Вопросы к кварковой теорииПочему не обнаружены частицы с дроб-ным зарядом, состоящие,

Исходные положения квантовой хромодинамикиКварки характеризуются скрытым квантовым числом (зарядом), имеющим название

Свойства глюоновСильное взаимодействие осуществляется об-меном безмассовыми электрически нейт-ральными частицами со спином

Отсутствие кварков в свободном состоянии (конфайнмент)В отличие от фотонов, которые между

ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО РАССЕЯНИЮ ЭЛЕКТРОНОВ НА ПРОТОНАХ Формула Мотта:где E – энергия

Рассеяние электронов с энергией 188 Мэв на протонах (λ = 10-14