ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементарные частицы в квантовой механике из "Квантовая механика" Е настоящее время известно сравнительно большое число частиц электроны, протоны, нейтроны, ц-мезоны, я-мезоны, Х-мезоны и др., которые называются сэлементарньши частицами , так как на современном этапе наших знаний нельзя говорить о структуре этих частиц. Такие частицы характеризуются определенными значениями массы покоя и могуг быть либо нейтральными, либо электрически заряженными (положигель-но и отрицательно). Абсолютная величина электрического заряда всех устойчивых заряженных частиц одинакова. [c.234] Кроме электрического заряда элементарные частицы характеризуются и другими зарядами . Так, легкие часгицы нейтрино, электроны и л-мезоны (мюоны) имеют лептонный заряд. Протоны, нейтроны и более тяжелые частицы — гипероны имеют барионный заряд. я -мезоны (пионы), А -мезоны (каоны) и другие более тяжелые мезоны не имеют лептонного и барионного зарядов. [c.234] Одной из наиболее харакгерных особенностей элементарных частиц является возможность их рождения, уничтожения и взаимных превращений в результате взаимодействий. Так, фотоны рождаются при изменении характера движения электронов в атомах или протонов в атомных ядрах. При столкновении нуклонов большой энергии рождаются пионы. Нейтрон, излучая электрон и антинейтрино, превращается в протон. С другой стороны, прогоны, входящие в состав атомных ядер, испуская нейтрино и позитрон, могут превращаться в нейтрон. Нейтральный пион превращается в два фотона заряженный пион превращается в нейтрино и мюон. Фотоны в поле ядра могуг превратиться в электрон и позитрон и т. д. [c.234] НОСТИ ОДНИХ частиц от других становится все более и более неопределенным. Согласно современным представлениям, взаимодействия между частицами одного типа передаются с помощью частиц другого типа. Так, например, заряженные и нейтральные пионы передают ядерные взаимодействия между нуклонами. Образно говоря, протоны и нейтроны как бы окружены мезои-ным облаком, через которое и осуществляется взаимодействие между ними. Это мезонное облако является составной частью протонов и нейтронов и во многом определяет их свойства. С другой стороны, протоны и нейтроны в свою очередь определяют ряд свойств пионов. В связи с этим теряет смысл понятие изолированной частицы того или иного вида. Следовательно, представление о свободном движении частицы может быть только грубой идеализацией действительности. [c.235] В явлениях, сопровождающихся взаимодействием частиц большой энергии, теряет смысл представление о неизменном числе частиц. Так, например, быстрый электрон, пролетая в поле ядра, образует фотоны, фотоны в поле ядер создают пары частиц электрон и позитрон, которые в свою очередь создают фотоны и т. д. Такое лавинообразное нарастание числа частиц наблюдается при попадании в атмосферу Земли первичных частиц из космического пространства. [c.235] Описание явлений, происходящих при больших энергиях, должно базироваться на релятивистских волновых уравнениях, т. е. на уравнениях, инвариантных относительно преобразования Лоренца. Переход от нерелятивистского описания к релятивистскому связан с необходимостью пересмотра ряда понятий нерелятивистской квантовой теории. Прежде всего требует изменения понятие координаты отдельной частицы. Нерелятивистская квантовая механика допускает возможность как угодно точной локализации частицы в пространстве и времени. В релятивистской квантовой механике одной частицы невозможна локализация частицы в пространстве, линейные размеры которого меньше Ь1 Атс), где т — масса покоящейся частицы, так как в противном случае в силу соотношения неопределенностей ( 13) частице будет сообщаться энергия р 1 2т) 2тс , которая достаточна для образования пары частиц. Таким образом, представление об одной частице можно сохранить только при отсутствии внешних воздействий, приводящих к локализации частицы в пространстве, линейные размеры которого меньше комптоновской длины волны (Ь/ тс)) соответствующей частицы. Для предельно релятивистских частиц — световых квантов (т. = О, ц = с) — понятие координаты частицы в обычном смысле полностью отсутствует. [c.235] Если имеется неопределенность в положении Ах Ь1(тс), то неизбежна и неопределенность во времени й/(тс2). [c.235] в релятивистской теории понятие плотности вероятности р х,у,г,1) положения частицы в определенный момент времени требует существенного пересмотра. В нерелятивистской теории с оо и может быть равно нулю. [c.236] Хотя представление о системах, состоящих из постоянного числа частиц, и является грубой идеализацией (в явлениях, протекающих при больших энергиях), это представление приходится использовать как первый этап в развитии более строгой теории. Такое упрощение задачи неизбежно связано с появлением ряда трудностей, обусловленных искусственным игнорированием неразрывной связи между различными частицами и их взаимной превращаемостью. [c.236] С внутренними степенями свободы элементарных частиц, такими, как спин частицы и ее зарядовая переменная. Полученные результаты будут применены к исследованию движения электрона в атоме водорода с учетом релятивистских поправок порядка и к исследованию изменений энергетических уровней атомной системы во внешнем электрическом и магнитном полях. [c.237] Вернуться к основной статье