На самом деле это не так. Антинейтрон действительно существует и возникает в паре с нейтроном при таких же условиях, как пара протон — антипротон (тоже нуклоны). Антинейтрон легче всего обнаружить, когда он проникает в атомное ядро. В этом случае антинейтрон аннигилирует с одним из нейтронов ядра, и тогда ядро распадается на большое число быстро летящих осколков, при этом возникают также пионы, которые все вместе уносят энергию около 2000 МэВ, выделяющуюся в процессе аннигиляции нейтрона с антинейтроном.
Труднее было установить существование нейтрального пиона я0. Его время жизни меньше 10-15 с, и распадается он на два фотона жесткого гамма-излучения с энергией 60 МэВ. Благодаря этому излучению которое приводит к рождению пар электрон — позитрон, удалось экспериментально доказать существование нейтрального пиона p° и измерить его массу (равную 264 те).Нейтральный пион p° имеет еще одну особенность: он сам является своей античастицей. В этом он сходен с фотоном, ибо фотон и антифотон также тождественны (см. рис. 32).
Следующая нейтральная частица, возникающая в описанных выше процессах,— это нейтрино. Его существование физики долгое время лишь предполагали. Дело в том, что при радиоактивном бета-распаде, в котором высвобождается электрон или позитрон (примером такого процесса может служить и распад мюона), казалось бы, нарушаются законы сохранения энергии и импульса; для выполнения этих законов необходимо было постулировать возникновение в указанном процессе еще одной нейтральной частицы (либо двух таких частиц). Эту гипотетическую частицу назвали «нейтрино» и обозначили буквой n («ню»).
Распад заряженного пиона на мюон и нейтрино описывается следующим образом:
Кроме избытка энергии и импульса нейтрино nm при распаде пиона уносит еще импульс, равный его собственному моменту импульса 1/2×h/2p. Ведь исходный пион (положительный, отрицательный или нейтральный) имеет спин, равный нулю, тогда как спин возникающего мюона равен 1/2. Такой же спин имеет и нейтрино, так что при противоположной ориентации спинов мюона и нейтрино суммарный спин системы остается равным нулю. Нейтрино также имеет свою античастицу — антинейтрино nm-, которая возникает при распаде отрицательного пиона. (Индекс m означает, что речь идет о нейтрино, возникающем при распаде пиона на мюон.)
Процесс распада мюона выглядит сложнее. Кроме электрона при этом образуются нейтрино и антинейтрино:
Однако эти нейтрино и антинейтрино не тождественны частицам того же названия, рождающимся при распаде электрически заряженного пиона. Поэтому их обозначают другим индексом и зазывают электронными нейтрино в отличие от предыдущих — мюонных.
|
Рис. 30. Интерпретация фотографии, представленной на рис. 29. Пион p+ (двигался слева), сталкиваясь с ядром атома водорода, вызывает реакцию p + + р ®p + + p +p - + р Три образовавшиеся положительно заряженные частицы разлетаются в стороны (вверху), а обладающий меньшей энергией пион p - движется по спиральной траектории, постепенно теряя энергию, пока не распадается в процессе p - ®m- + nm. Нейтрино, не оставившее следа на фотографии, на рисунке не показано, а очень короткий след мюона заканчивается его распадом: m- ® е +nе- + nm. Образовавшийся электрон движется по почти круговой траектории и в конце концов останавливается. |
Сложность процесса распада мюона связана с тем, что мюон и электрон имеют одинаковые спины. Если бы при распаде мюона возникало только нейтрино (без антинейтрино), то закон сохранения импульса был бы нарушен, и такой процесс считается очень маловероятным.
Несмотря на большую стоимость экспериментов с элементарными частицами, малые страны также имеют возможность участвовать в развитии этой области знаний. В частности, чехословацкие физики внесли немаловажный вклад в науку, участвуя в экспериментах на ускорителе протонов в Объединенном инсти-тутеядерных исследований в Дубне, недалеко от Москвы, а позднее в Серпухове, где действует ускоритель протонов с энергией 70 ГэВ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.