Cтраница 1
Распад нестабильных частиц сильно отличается от тех видов разрушения, или распада, которые мы обычно наблюдаем. Вероятность смерти в течение ближайшего часа выше для пожилого человека, чем для молодого; бактерия не испытывает деления непосредственно после своего рождения и делится только по истечении определенного времени; старый автомобиль сломается скорее, чем новый. Во всех этих случаях вероятность того или иного вида распада зависит, в частности, от предыстории объекта, имеющейся к данному моменту: объекты, просуществовавшие дольше, более склонны испытать то или иное разрушение. С другой стороны, бесспорным экспериментальным фактом является то обстоятельство, что вероятность распада элементарной частицы, или ядра любого радиоактивного изотопа, или, наконец, возбужденного атома или молекулы не зависит от продолжительности существования частицы. Свободный нейтрон нестабилен, но длительно существовавший нейтрон ничем не отличается от нейтрона, только что ставшего свободным. Предсказать момент распада заданной нестабильной частицы невозможно. Воспроизводимое значение имеет лишь среднее время жизни, установленное для большого числа частиц. [1]
Прежде чем приступать к обсуждению распадов нестабильных частиц, необходимо провести четкое различие между малыми и большими системами. Переход от дискретного спектра к непрерывному был рассмотрен нами в гл. Общая теорема квантовой механики утверждает, что квантовомеханическая система, заключенная в конечный объем, имеет дискретный спектр. Следовательно, если мы хотим получить непрерывный спектр, то нам необходимо перейти к пределу и рассмотреть бесконечную систему. Такое поведение квантовых систем отличается от поведения классических систем: как отмечалось в гл. Лиувилля может иметь непрерывный спектр даже для конечных классических систем. [2]
Поэтому даже при вылете продуктов распада нестабильной частицы со скоростью света требуется около 2 - 10 - 13 / с) 10 - 23 с, прежде чем распад можно считать безвозвратным и законченным. [3]
Из предыдущего видно, что имеется много случаев распада нестабильных частиц с близкими массами и временами жизни. [4]
В качестве первой иллюстрации релятивистской кинематики, в которой используется только 4-векторный характер импульса и энергии частицы, рассмотрим распад нестабильной частицы на две. Такой распад является довольно частым явлением. [5]
Зарегистрировав один распад нестабильной частицы, мы ничего не узнаем о том, какое время проживет другая такая же частица. Это не значит, однако, что в ядерной физике нельзя делать очень точных измерений. VI, § 6 мы узнаем, что одно из самых точных измерений человек сделал именно в физике атомного ядра. [6]
Зарегистрировав один распад нестабильной частицы, мы ничего не узнаем о том, какое время проживет другая такая же частица. Это не значит, однако, что в ядерной физике нельзя делать очень точных измерений. [7]
Электроны, позитроны и фотоны во вторичном космическом излучении называются мягкой компонентой его, мюоны, образовавшиеся при распаде я-мезонов и слабо взаимодействующие с ядрами атомов атмосферы, - жесткой компонентой. Соотношение между интенсив-ностями обеих компонент сильно меняется с высотой вследствие неодинакового поглощения различных частиц в атмосфере, а также из-за распада нестабильных частиц. Число протонов и нейтронов во вторичных лучах быстро уменьшается с увеличением глубины атмосферы. [8]
Однако в настоящее время мы знаем на основе точных лабораторных экспериментов, что нет точной симметрии свойств частиц и античастиц. Согласно современной теории, точно равны массы частиц и античастиц, равны по величине и противоположны по знаку заряды частиц и античастиц. Более того, равны полные вероятности распада нестабильных частиц и античастиц. Однако при наличии нескольких вариантов распада проявляется нарушение зарядовой симметрии. Следовательно, в принципе можно представить себе, что W и W - - бозоны, у которых есть несколько каналов распада - имеют различную вероятность распада с изменением барионного заряда. [9]
Вместо периодических вариаций (3.21) мы получаем интеграл Фурье, соответствующий гораздо более широкому типу вариаций во времени. Формулу (3.43) можно применить, например, к описанию распада нестабильной частицы или перехода атома из возбужденного состояния в основное. [10]
Распад нестабильных частиц сильно отличается от тех видов разрушения, или распада, которые мы обычно наблюдаем. Вероятность смерти в течение ближайшего часа выше для пожилого человека, чем для молодого; бактерия не испытывает деления непосредственно после своего рождения и делится только по истечении определенного времени; старый автомобиль сломается скорее, чем новый. Во всех этих случаях вероятность того или иного вида распада зависит, в частности, от предыстории объекта, имеющейся к данному моменту: объекты, просуществовавшие дольше, более склонны испытать то или иное разрушение. С другой стороны, бесспорным экспериментальным фактом является то обстоятельство, что вероятность распада элементарной частицы, или ядра любого радиоактивного изотопа, или, наконец, возбужденного атома или молекулы не зависит от продолжительности существования частицы. Свободный нейтрон нестабилен, но длительно существовавший нейтрон ничем не отличается от нейтрона, только что ставшего свободным. Предсказать момент распада заданной нестабильной частицы невозможно. Воспроизводимое значение имеет лишь среднее время жизни, установленное для большого числа частиц. [11]