Лекции по курсу общей физики. Квантовая физика. Сабирова Ф.М. - 7 стр.

                                 70                                                                      7
личными значениями электрического заряда. Протон и нейтрон (ну-        где Δx, Δу, Δz – неопределенности координат частицы, а Δр х , Δр у ,
клоны) были первым примером такого семейства. Позднее аналогич-
ные семейства были обнаружены среди странных и (в 1976) среди          Δр z - неопределенность компоненты импульса. Произведение неоп-
очарованных адронов. Общность свойств частиц, входящих в такие         ределенностей координаты и соответствующей ей проекции импульса
семейства, является отражением существования у них одинакового         не может быть меньше величины порядка h. То есть, чем точнее мы
значения специального квантового числа – изотопического спина I,       знаем координату, тем менее определена проекция импульса и наобо-
принимающего, как и обычный спин, целые и полуцелые значения.          рот. Отсюда вытекает и фактическая невозможность одновременно с
Сами семейства обычно называются изотопическими мультиплетами.         любой, наперед заданной точностью измерить координату и импульс
Число частиц в мультиплете (п) связано с I соотношением: n = 2I + 1.   микрообъекта.
Частицы одного изотопического мультиплета отличаются друг от дру-           Поясним, что соотношение неопределенностей действительно
га значением «проекции» изотопического спина I3 .                      вытекает из волновых свойств микрочастиц. Пусть поток электронов
      Важной характеристикой адронов является также внутренняя         проходит через узкую щель шириной Δх, расположенную перпенди-
чётность Р, связанная с операцией пространственной инверсии: Р         кулярно направлению их движения (рис.2.1). Так как электроны обла-
принимает значения ±1.                                                 дают волновыми свойствами, то при их прохождении через щель,
      Для процессов взаимопревращаемости элементарных частиц,          размер которой сравним с длиной волны де Бройля λ электрона, на-
обусловленных сильными взаимодействиями, выполняются все зако-         блюдается дифракция. Дифракционная картина, наблюдаемая на эк-
ны сохранения (энергии, импульса, заряда (электрического, лептонно-    ране (Э), характеризуется главным максимумом, расположенным
го, барионного), изоспина, странности и четности. В процессах, обу-    симметрично оси Y, и побочными максимумами по обе стороны от
словленных слабым взаимодействием, не сохраняются только изо-          главного (их не рассматриваем из-за незначительной интенсивности
спин, странность и четность.                                           по сравнению с главным максимумом).
                                                                                                       До прохождения через щель электро-
                                                                            х
                   § 32. Кварковая модель адронов.                                                ны двигались вдоль оси Y, поэтому со-
                                                                                  r
                                                                          Δх      р               ставляющая импульса рх=0, так что Δр х =0,
      Классификация элементарных частиц начала интенсивно разви-                ϕ     Δрх
ваться с середины 50-х годов ХХ в. Были предприняты попытки пот-                                  а координата х частицы является совер-
                                                                                            Y
сроить все известные элементарные частицы из небольшого числа                                     шенно неопределенной. В момент прохо-
составных частей. Такие попытки предпринимали Юкава и Гейзен-                                     ждения электронов через щель их положе-
берг. Первый реальный успех в деле классификации элементарных
                                                                                Рис.2.1.          ние в направление оси Х определяется с
частиц выпал на долю М.Гелл-Манна и Дж.Цвейга, показавших, что                                    точностью до ширины щели, т.е. с точно-
все известные к 1964 г. барионы и мезоны можно составить из трех       стью Δх. В этот же момент вследствие дифракции электроны откло-
фундаментальных частиц– кварков. У названия «кварк» нет точного        няются от первоначального направления и будут двигаться в пределах
перевода, оно имеет литературное происхождение (было заимствова-       угла 2ϕ (ϕ – угол, соответствующий первому дифракционному мини-
но М. Гелл-Маном из романа Дж. Джойса «Поминки по Финегану»,           муму). Следовательно, появляется неопределенность в значении со-
где означало нечто неопределённое, мистическое). Такое название для    ставляющей импульса вдоль оси Y, которая, как следует из рис.2.1 и
частиц, очевидно, было выбрано потому, что кварку необходимо при-                                                h
                                                                       формулы (1.2), равна      Δр х = p sin ϕ = sin ϕ .            (2.2)
писать ряд необычных свойств, выделяющих их из всех известных                                                   λ
элементарных частиц (например, дробный электрический заряд). Со-             Ограничимся рассмотрением электронов, попадающих на экран
гласно кварковой модели, все известные тогда адроны можно было         в пределах главного максимума. Из теории дифракции известно, что
построить, постулируя существование трех типов кварков (u, d, s) и     первый минимум соответствует углу ϕ, удовлетворяющему условию
соответствующих антикварков (u, d, s).                                                    Δх sin ϕ = λ ,              (2.3)