Cтраница 3
Но по-настоящему богатство вакуума стало выясняться после применения квантовой механики к электромагнитному полю и к другим полям, характеризующим пары частиц электрон - позитрон, протон - антипротон и так далее. После создания ускорителей заряженных частиц выяснилось, что из пустоты при столкновениях нуклонов может возникнуть целый сноп различных частиц. Вакуум кишит частицами, нужно только их оттуда извлечь. Стало ясно, что вакуум представляет собой удивительно сложную и интересную среду. [31]
Таким образом, между свойствами дейтрона и иона Н 2 в связанном состоянии наблюдается полная аналогия, если допустить, что связь в дейтроне осуществляется благодаря обмену какой-то новой частицей, обладающей массой, меньшей массы нуклона, но много большей массы электрона, и целым спином. Подобная частица была действительно открыта как реальная частица, рождающаяся в столкновениях нуклонов, и названа п-мезоном или пионом. При этом масса ее равна тпк21Ъ те, а спин 3 0, так что пионы оказались бозонами. [32]
Но по-настоящему богатство вакуума стало выясняться после применения квантовой механики к электромагнитному полю и другим полям, описывающим пары частиц: электрон-позитрон, протон-антипротон и так далее. После создания ускорителей заряженных частиц выяснилось, что из пустоты при столкновениях нуклонов может вбзникнуть целый сноп различных частиц. Вакуум кишит частицами, надо только их оттуда извлечь. Стало ясно, что вакуум представляет собой удивительно сложную и интересную среду. [33]
Многочисленные превращения мезонов и гиперонов: их спонтанный распад, рождение при столкновениях нуклонов, фоторождение - теоретически объяснены применением методов квантовой механики к этим явлениям. Экспериментальные данные в этой области, более подробные, чем сообщенные выше1), представляют интерес только в связи с расчетными выводами, пояснение которых потребовало бы слишком много времени и места. Но в 1956 - 1957 гг. обнаружилось, что некоторые из относящихся сюда фактов требуют существенного уточнения теории; поэтому, хотя для их понимания нужно основательное знакомство с математическим аппаратом квантовой механики, ниже сделана попытка дать о них хотя бы приблизительное представление. [34]
Образование пары барион-антибарион не связано с изменением внутреннего состояния нуклона: в этом процессе барион из состояния с отрицательной энергией переводится в состояние с положительной энергией. Стремясь к минимуму предположений, допустим, что образование пары барионов при столкновении нуклонов ( и барионов вообще) происходит с помощью непосредственных контактных взаимодействий частиц без какого-либо участия третьего ( например тг-мезон-ного) поля, тг-мезонные и / С-мезонные поля рассматриваются в дальнейшем как своеобразные высшие эффекты барион-ного поля. [35]
Если это условие не выполняется, то столкновения будут постоянно изменять состояние движения нуклона. Выше ( § 30) уже отмечалось, что действие принципа Паули значительно снижает число столкновений нуклона в ядре. В результате этого его средняя длина свободного пробега значительно увеличивается. [36]
Согласно гидродинамической м о д е л и, ядро представляет собой каплю протонной и нейтронной жидкостей. В основе этой модели лежит предположение о том, что благодаря чрезвычайно сильному взаимодействию между нуклонами н большой плотности ядра столкновения нуклонов в ядро столь часты, что независимое движение отдельных нуклонов невозможно. [37]
Детальные сведения о потенциальной энергии химической связи извлекаются главным образом из информации о возбужденных колебательных состояниях и из определения длин связи при изучении дифракционных явлений или вращательных спектров. Ширина и глубина ядерной потенциальной ямы определяется по энергии связи единственного связанного состояния дейтрона ( у дейтрона нет возбужденных состояний, в которых он был бы устойчив относительно распада) и путем изучения столкновений нуклонов с энергиями в несколько Мэв. [38]
Значение R 2 - 10 - 13 см требует, чтобы масса виртуальной частицы была в 200 раз больше массы электрона. Подобно тому как при поглощении некоторой энергии сталкивающихся заряженных частиц квант электромагнитного поля ( виртуальный фотов:) может стать реальной частицей физического мира, квант ядерного поля может реализоваться как физическая частица при столкновении нуклонов, если энергии при этом достаточно для обеспечения массы покоя этого кванта. К сожалению, с возрастанием энергии сталкивающихся нуклонов начинают рождаться другие, так называемые странные частицы, роль которых для поля ядерных сил пока не выяснена. До сих пор не существует сколь-нибудь полной теории такого поля, опирающейся на мезонный обмен, однако приближенные теории представляют собой ценный инструмент при проведении исследований. [39]
При взаимодействиях релятивистских частиц в общем случае не сохраняется масса покоя; поэтому становятся возможными процессы рождения, уничтожения и взаимопревращения частиц. Так, при столкновениях нуклонов рождаются я-мезоны. Электрон и позитрон, аннигилируя, превращаются в 7-кванты. Электрическое поле, окружающее заряженную частицу, рассматривается как результат непрерывного рождения и поглощения виртуальных фотонов. [40]
Для количеств, исследования матрицы ( ( 3) и экспериментального определения коэффициентов яг / т необходимы опыты по изучению упругих С. В частности, для полного фазового анализа необходима целая совокупность экспериментов по исследованию поляризационных эффектов. Для измерения поляризации Р, возникающей после столкновения первоначально неполяризованных нуклонов, необходимо провести вторичное рассеяние и измерить сечение. [41]
СТОЛКНОВЕНИЙ ТЕОРИЯ - фактически др. название теории рассеяния. В нерелятивистской квантовой механике большое место занимает С. Подробнее см. Рассеяния теория, а также Прохождение заряженных частиц через вещество, Столкновения атомные, Столкновение нуклонов. [42]
Содержание второго этапа теории ядерных сил связано с развитием классической и квантовой мезодинамики и выяснением характера ядерных сил, обусловленных испусканием одними нуклонами заряженных и нейтральных мезонов и поглощением их другими нуклонами. Когда в 1937 г. в космических лучах были открыты ( л-мезоны с массой около 206ше ( те - масса электрона) ( Андерсон и Неддермейер), можно было подумать, что мы здесь имеем дело с квантами ядерного поля в свободном состоянии. Лишь в открытых в 1947 г. ( сперва в космических лучах, а затем в лабораторных условиях при столкновении нуклонов высокой энергии) заряженных тт; - мезонов с массой около 273те ( Пауэлл) и нейтральных тго-мезонов с массой около 264 тие ( Бьорклунди др., 1950) были окончательно обнаружены в свободном состоянии основные кванты ядерного поля, излучаемые нуклонами. [43]
Рассматриваются эффективные сечения обменных столкновений быстрых нуклонов с дейтронами. При рассмотрении используются экспериментальные данные о столкновениях свободных нуклонов. Показывается, что влияние связи частиц в дейтроне и применение принципа Паули дают возможность экспериментально установить спиновую Зависимость обменных сил при сопоставлении сечений обменных столкновений нуклонов с дейтронами и со свободными нуклонами. [44]
Паули, согласно которому столкновения с малой передачей импульса, играющие главную роль при этих энергиях, невозможны, за исключением того случая, когда происходят столкновения с нуклоном, энергия которого лежит вблизи поверхности Ферми. Для нуклонов с меньшими начальными импульсами в яме нет свободных уровней, которые могут занять сталкивающиеся нуклоны после рассеяния. Этот эффект сильно уменьшает коэффициент поглощения при малых энергиях. При больших энергиях поперечное сечение столкновений свободных нуклонов значительно уменьшается. Максимум наблюдается приблизительно при кинетической энергии 15 Мэв, когда ядро ведет себя почти как черное. Это представление, конечно, нуждается в уточнениях. [45]