©hoo$e ЛÄнgიAge©///₾ÄngიAge® Ekohomei©Å TÅLKiNg ი.ბ.м.ლ.

geo.rf.gd

   

10. Античастицы

    Не вызывает сомнения тот факт, что каждая частица имеет «двойника» — античастицу. Античастицы обладают рядом характеристик, имеющих те же численные значения, что и частицы и некоторые характеристики с противоположным знаком. Связь характеристик частиц и античастиц приводится в таблице 10.1. Так у частицы и античастицы одинаковые массы, спины, изоспины, времена жизни; противоположные знаки электрических зарядов, магнитных моментов, барионных и лептонных зарядов, проекций изоспина, четности и др. Схемы распада частиц и античастиц − зарядово-сопряженные, например

n → p + e- + антинейтриноe,
antinantip + e+ + νe

 
Рис. 10.1. Образование пары Λ при столкновении pantip в пузырьковой камере.

    В некоторых случаях частица и античастица тождественны. Такие частицы называются истинно нейтральными частицами. Истинно нейтральными частицами являются γ-квант, π0-мезон и некоторые другие мезоны. У истинно нейтральных частиц все характеристики частицы и античастицы совпадают. На рис. 10.1 показано образование пары Λ- и -гиперонов в реакции взаимодействия антипротона с протоном в пузырьковой камере antip + p → Λ + .
    В настоящее время экспериментально обнаружены античастицы большинства известных частиц. Частицы и античастицы равноправны. Можно было бы считать позитрон частицей, а электрон античастицей. Из античастиц можно построить антивещество точно так же, как из частиц – вещество. Однако в окружающей нас Вселенной присутствуют только частицы, так как аннигиляция частиц и античастиц приводит к тому, что античастицы, попадая в нашу Вселенную, быстро погибают. Антивещество может существовать так же долго, как и вещество, если они не вступают во взаимодействие. Одна из нерешённых на сегодня проблем − существуют ли Антимиры, состоящие из античастиц? 

Таблица 10.1

Характеристики частиц и античастиц

Характеристика Частица Античастица
Масса M
Спин J
Чётность фермион +(-)1 -(+)1
бозон +(-)1 +(-)1
Электрический заряд +(-)Q -(+)Q
Магнитный момент +(-)μ -(+)μ
Барионное число +B -B
Лептонные числа +Le,+Lμ,+Lτ -Le,-Lμ,-Lτ
Изоспин I
Проекция изоспина +(-)I3 -(+)I3
Странность -(+)s +(-)s
Очарование (Charm) +(-)c -(+)c
Bottom -(+)b +(-)b
Top +(-)t -(+)t
Время жизни τ
Схема распада (пример) d → u + e- + антинейтриноe antidantiu + e+ + νe

Ф. Вилчек:«Все фундаментальные составляющие материи встречаются подходящими парами: для каждой частицы имеется античастица той же массы, но противоположная в других отношениях, таких, как электрический заряд. Симметричное удвоение частиц и античастиц требуется для соединения двух великих теорий в физике двадцатого века — релятивизма и квантовой механики. Эта симметрия хорошо подтверждена экспериментом. С 1932 г., когда был открыт позитрон (или антиэлектрон), каталог античастиц быстро рос вместе с каталогом частиц. В действительности частицу и ее античастицу часто открывали одновременно, когда обе они рождались парой в результате столкновения частиц в ускорителе при высоких энергиях. Такие столкновения всегда, кажется, порождают материю и антиматерию в равных количествах; действительно, долгое время считалось, что законы природы не отдают предпочтения материи или антиматерии.
    И все же вне лаборатории, в окружающем нас мире, почти никогда не встречается антиматерия. Атомы, образующие Землю, состоят из нейтронов, протонов и электронов, но никогда из их античастиц. Преобладает ли эта асимметрия во всей Вселенной? То есть состоит ли Вселенная целиком в основном из материи с очень небольшой добавкой антиматерии? Если да, то всегда ли существовала асимметрия или Вселенная начиналась с равного количества частиц и античастиц, а дисбаланс каким-то образом развился позже?
    Недавние открытия в космологии и физике частиц предлагают ответы на эти вопросы. Они наводят на мысль, что в первый момент после большого взрыва, когда Вселенная была гораздо горячее и плотнее, чем сейчас, имелись равные количества материи и антиматерии. Однако еще до того, как Вселенная достигла возраста 10-35 с, частые столкновения между частицами создали условия, прямо ведущие к асимметрии между материей и антиматерией. С тех пор и навсегда асимметрия была заключена во Вселенную»
[*].


[*] Вилчек Ф. «Космическая асимметрия между материей и антиматерией». УФН 136 149–165 (1982)

previoushomenext

На головную страницу

Top.Mail.Ru