Cтраница 3
При прохождении через атмосферу частицы первичного излучения сталкиваются с атомными ядрами и вызывают различные ядерные превращения. Важную роль среди этих превращений играет процесс генерации тс-мезонов, рождающихся при столкновении протонов первичного излучения с нуклонами ядер. При этом образуются it - мезоны большой энергии. Процесс образования тс-мезонов практически заканчивается на высотах около 10 км над уровнем моря. При меньших высотах резко падает число протонов первичного излучения и соответственно число вызываемых ими реакций. [31]
Полярное сияние - это тоже люминесценция, но обусловленная не разрядом, а столкновениями протонов и электронов солнечного ветра с атомами и молекулами, находящимися в верхних слоях земной атмосферы. [32]
Возможность рождения новых частиц при столкновении быстрой заряженной частицы первичных лучей ( например, протона) с ядром атома азота или кислорода атмосферы вытекает из соотношения между массой и энергией. При энергии протона 104 ГэВ, приблизительно в 10 раз превышающей его энергию покоя, столкновение протона с ядром приводит не только к расщеплению ядра на его составные части - нуклоны. [33]
Из соотношения между массой и энергией ( V.4.11.1) вытекает возможность рождения новых частиц при взаимодействии протонов с ядрами. При энергии протона 10 ГэВ, приблизительно в Ю4 раз превышающей его энергию покоя трса ( тр - масса покоя протона, с - скорость света в вакууме), столкновение протона с ядром приводит к расщеплению ядра, сообщению продуктам расщепления большой кинетической энергии и к рождению новых частиц, обладающих массой покоя и не имеющих ее. [34]
Комптона и как тормозное излучение релятивистских электронов при их взаимодействии с газом. Помимо этого, у-фотоны могут рождаться и в других процессах. К ним относятся прежде всего столкновения протонов космич. [35]
B этом случае центр масс и центр зарядов совпадают и оба находятся в состоянии покоя. Но это приводит уже к эффекту следующего порядка по г. 2, и мы его здесь не будем рассматривать. В частности, в случае столкновения протона с ядром никогда не возникает ситуации, при которой Z2 / M2 Zl / Ml, поскольку для протона это отношение примерно в два раза больше, чем для других ядер. [36]
В 1955 г. при опытах с протонами, ускоренными в бева-троне Калифорнийского университета ( в Беркли), Лоуренс, Сегре и их сотрудники открыли антипротоны - частицы с массой протона, но заряженные отрицательно. В этих опытах было установлено, что столкновение протона, имеющего энергию 6300 Мэв, с ядром атома меди приводит к одновременному появлению протона и антипротона. Но когда антипротон встречается с протоном, обе частицы превращаются в мезоны. [37]
Если время взаимодействия налетающей частицы с ядром не превышает характерного ядерного времени, то механизм реакции существенно меняется. Важнейшую роль здесь играют прямые процессы, в которых налетающая частица эффективно сталкивается с одним-двумя нуклонами ядра, не затрагивая остальных. Например, реакция ( р, п) может произойти в результате столкновения протона с одним нейтроном ядра. [38]
При изучении взаимодействия частиц жесткой компоненты космических лучей с веществами были обнаружены новые частицы - мезоны. Возможность рождения новых частиц при столкновении быстрой заряженной частицы первичных лучей ( например; протона) с ядром атома азота или кислорода атмосферы вытекает из соотношения (9.35) между массой и энергией. При энергии протона 101 ГэВ, приблизительно в 104 раз превышающей его энергию покоя столкновение протона с ядром приводит не только к расщеплению ядра на его составные части - нуклоны. За счет колоссального избытка энергии и массы первичной частицы над энергией и массой покоя ядра энергии протона хватает не только для сообщения кинетической энергии продуктам расщепления, но и для рождения новых частиц, как обладающих массой покоя, так и имеющих лишь массу, связанную с полями. [39]
В работе [131] приводятся кривые, позволяющие сравнить сечения, измеренные в различных работах при столкновении протона с молекулами водорода. Совпадение между результатами различных авторов вполне удовлетворительное. [40]
При изучении взаимодействия частиц жесткой компоненты космических лучей с веществами были обнаружены новые частицы - мезоны. Возможность рождения новых частиц при столкновении быстрой заряженной частицы первичных лучей ( например, протона) с ядром атома азота или кислорода атмосферы вытекает из соотношения (9.35) между массой и энергией. При энергии протона 10 ГэВ, приблизительно в 104 раз превышающей его энергию покоя 1, столкновение протона с ядром приводит не только к расщеплению ядра на его составные части - нуклоны. За счет колоссального избытка энергии и массы первичной частицы над энергией и массой покоя ядра энергии протона хватает не только для сообщения кинетической энергии продуктам расщепления, но и для рождения новых частиц, как обладающих массой покоя, так и имеющих лишь массу, связанную с полями. [41]
Картина микромира еще более усложняется существованием античастиц. Это группа элементарных частиц, массы и ряд других физических характеристик которых имеют ту же величину, что и у их двойников, в то же время некоторые их характеристики ( например, электрический заряд) противоположны по знаку. Как уже говорилось, при столкновении электрона и позитрона образуются два и более фотонов. Столкновение протона и антипротона приводит к возникновению мезонов. Подобно тому как из частиц строится вещество, из античастиц может быть построено антивещество. [42]
Электрический заряд у W - бозона такой же, как и у протона, у W - - как у электрона, а 7 -бозон электрически нейтрален. Новая теория не только предсказала существование этих частиц, но и позволила выразить их массы через известные из опыта константы, характеризующие электромагнитное и слабое взаимодействия при низких энергиях. Большая масса этих частиц ( примерно в 100 раз больше, чем у протона) не давала возможности обнаружить их и исследовать экспериментально, пока не было достаточно мощных ускорителей. В 1983 г. в Женеве на ускорителе, где происходили столкновения протонов и антипротонов во встречных пучках с энергией 270 ГэВ в каждом пучке, все три частицы были открыты. [43]
При воздействии быстрого протона происходит, как и при быстрых электронах, ионизация и возбуждение орбитальных электронов. Масса протона в 1 836 раз больше массы электрона, и его скорость при той же энергии значительно ниже. Проникнуть в вещество протону труднее; отклонить протон труднее, чем электрон. Так, электрон с энергией 2 МэВ в воде проходит 9 мм, а протон с той же энергией - 20 мкм. Естественно, что прямое столкновение протона с ядром вызывает большое смещение последнего. Подобным же образом проявляется взаимодействие вещества с частицами большой массы, такими как дейтрон, альфа-частица и осколки деления ядер. [44]
Все это Фейнман придумал в первой половине 1968 года и развил свое понимание в математическую модель, содержащую основу для множества предсказаний, которые можно сравнить с экспериментом. Так как, конечно, если теория расходится с экспериментом, значит она ошибочна. Новый ускоритель состоял из прямой трубки длиной в две мили, из которой пучок электронов попадал в мишень, где электроны сталкивались со стационарными протонами, создавая осколки в виде частиц, струящихся из точки столкновения. Отслеживая созданные таким образом ливни частиц, исследователи надеялись узнать, что находится внутри протонов. Такой эксперимент был менее эффективен, чем столкновение протонов, но, поскольку электроны можно считать точечными частицами, все надеялись, что при рассеивании электронов на протонах в ходе эксперимента проявится какая-либо структура протона точно так же, как несколькими десятилетиями раньше при рассеивании частиц с гораздо более низкой энергией на атомах было открыто существование ядра атома. [45]