Эксперименты на ускорителях

Реальность кварков подтверждается еще и тем, что некоторые виды адронов — частицы «пси» и «ипсилон» — в экспериментах на ускорителях наблюдаются в различных энергетических состояниях как частицы с разной массой. Такой энергетический спектр аналогичен атомному спектру: он свидетельствует о существовании квантовых уровней связанной системы из двух составляющих. Каждый из этих энергетических уровней должен представлять собой различные степени возбуждения и различные комбинации спинов и орбитального движения составляющих. Для боль-

шинства физиков вывод о том, что эти частицы состоят из кварков, представляется неоспоримым. Полагают, что пси-частииы состоят из с-кварка и его антикварка, а ипсилон-частицы — из 6-кварка и его антикварка.

По каким правилам строятся комбинации кварков, образующих адроны? Мезоны состоят из кварка и антикварка. Поскольку каждый кварк имеет спин, равный 1/2, результирующий спин мезона будет равен нулю, если кварки вращаются в противоположные стороны, или единице, если они вращаются в одну сторону. В возбужденных состояниях мезоны могут иметь больший спин из-за орбитального движения кварков. Барионы — адроны другого класса — состоят из трех кварков каждый. Комбинируя возможные направления спинов кварков, получаем, что их сумма может принимать значения 1/2 и 3/2. Никаких других комбинаций кварков не наблюдалось: по-видимому, адроны, состоящие из двух или четырех кварков, должны быть исключены из рассмотрения.

Обоснования для этого вывода связаны с ответом и на другую загадку. Согласно принципу запрета Паули, никакие две частицы в малой области пространства, обладающие полу целым спином, не могут иметь одинаковые квантовые числа, т.е. одинаковые значения импульса, заряда и проекции спина на выделенную ось. Принцип Паули дает элегантное объяснение электронным конфигурациям в атоме, которые определяют место данного элемента в периодической системе.

 

0 Коментариев

Вы можете быть первым =)

Оставить коментарий