Курс лекций по ядерной физике, физика атомного ядра и частиц

Pезонансы. Возбужденные состояния нуклона

Рис. 1. Зависимость полных сечений реакций p от кинетической энергии пиона

Рис. 2. Возбужденные состояния нуклона

    В начале 60-х годов был открыт класс частиц, которые получили название резонансов.
    Резонансы - коротко живущие возбужденные состояния адронов, распадающиеся в результате сильного взаимодействия. Сила, действующая на диполь во внешнем поле С точки зрения электричества, вещество делится на проводники и диэлектрики Характерное время жизни резонанса 10^-22 - 10^-24 с. Впервые резонансы наблюдались в сечении взаимодействия -мезонов с нуклонами (см. рис. 1). Резонансы стали активно исследовать и открывать в связи с развитием метода водородных пузырьковых камер, в которых стало возможно наблюдать продукты распада резонансов.
     Масса резонансной частицы m определяется из релятивистского инварианта

mc² = (E² - c²p²)^1/2,

где E и p - полная энергия и полный импульс -мезона и нуклона. Максимумы в сечении (-N)- рассеяния интерпретируются как появление нестабильной частицы - резонанса с вполне определенными квантовыми характеристиками - массой, зарядом, спином, изоспином и др.  Нуклонные резонансы (1232) имеют спин, четность J^P = 3/2⁺, изоспин I = 3/2. ⁺ и ⁰ можно рассматривать как возбужденные состояния протона и нейтрона соответственно. По сравнению с нуклонами, у которых два одинаковых кварка имеют параллельные спины, а третий кварк имеет антипараллельный спин, у этих резонансов спины всех кварков параллельны, что дает спин 3/2. У нуклонных резонансов N(1440)  J^P = 1/2⁺, изоспин I = 1/2. Низкорасположенные нуклонные резонансы в основном распадаются по каналу (n или p) + . Время жизни резонанса определяется из ширины его распада Г, используя соотношение неопределенности Г~. Резонансы наблюдаются и во взаимодействии -мезонов с другими адронами.

Рис. 3. Основные каналы распадов -резонансов

    В таблице приведены основные характеристики (1232) и N(1440) резонансов

Частица	Масса, Mc2 (МэВ)	Ширина Г, МэВ	Спин-четность, изоспин JP(I)	Основные моды распада
++, +,0,-	1230-1234 (~1232)	115-125	3/2+(3/2)	(n или p) +
N+, N0, N-	1430-1470 (~1440)	250-450	1/2+(1/2)	n(p)+(2),

    Частицы ⁰, ⁰, ⁰ являются мезонными резонансами, которые обладают квантовыми числами фотона (J^P = 1^-), поэтому их можно интерпретировать как проявление процессов, показанных на рис. 4, 5, 6. Эти мезонные резонансы можно наблюдать на e⁺e^- -коллайдерах.

Рис. 4.

Масса ⁰-мезона 770 МэВ. Ширина распада Г = 151 МэВ.

Рис. 5.

Масса ⁰-мезона 782 МэВ. Ширина распада Г = 8.4 МэВ.

Рис. 6.

Масса ⁰-мезона 1020 МэВ. Ширина распада Г = 4.4 МэВ.

Стационарные состояния атома В синхротронах магнитное поле переменное и частицы двигаются по одной и той же замкнутой траектории, многократно проходя прямолинейные промежутки с ускоряющим электрическим полем радиочастотного диапазона. Частицы, увеличивающие свою энергию, удерживаются на фиксированной орбите с помощью нарастающего поля мощных отклоняющих (в том числе и сверхпроводящих) кольцевых магнитов Основы термодинамики Основы молекулярной физики и термодинамики
Ядерная физика. Физика атомного ядра и частиц Физика для студентов технических университетов