Mesons - እነዚህ ቅንጣቶች ምንድን ናቸው? የሜሶን ጽንሰ-ሀሳብ ፣ መግለጫ ፣ ንብረቶች እና ዓይነቶች

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

በ20ኛው መቶ ክፍለ ዘመን አጋማሽ ላይ የ"particle zoo" ጽንሰ-ሀሳብ በፊዚክስ ታየ፣ ይህም ማለት የተለያዩ ቁስ አካል የሆኑ ንጥረ ነገሮች ማለት ነው፣ ይህም በቂ ሃይል አፋጣኞች ከተፈጠሩ በኋላ ሳይንቲስቶች አጋጥሟቸው ነበር። በ"መካነ አራዊት" ውስጥ ከሚገኙት እጅግ በጣም ብዙ ነዋሪዎች መካከል አንዱ ሜሶንስ የሚባሉ ነገሮች ነበሩ። ይህ ቅንጣቶች ቤተሰብ, ባሪዮን ጋር በመሆን, hadrons ትልቅ ቡድን ውስጥ ተካትቷል. ጥናታቸው ወደ ጥልቅ የቁስ መዋቅር ደረጃ ዘልቆ እንዲገባ አስችሏል እና ስለእሱ እውቀትን ወደ ዘመናዊው የመሠረታዊ ቅንጣቶች እና መስተጋብር ፅንሰ-ሀሳብ - መደበኛ ሞዴል።

የግኝት ታሪክ

በ1930ዎቹ መጀመሪያ ላይ የአቶሚክ አስኳል ስብጥር ከተጣራ በኋላ ህልውናውን ስላረጋገጡት ኃይሎች ምንነት ጥያቄ ተነሳ። ኑክሊዮኖችን የሚያገናኘው መስተጋብር እጅግ በጣም ኃይለኛ እና የተወሰኑ ቅንጣቶችን በመለዋወጥ መከናወን እንዳለበት ግልጽ ነበር። እ.ኤ.አ. በ 1934 በጃፓናዊው ቲዎሪስት ኤች ዩካዋ የተደረጉ ስሌቶች እንደሚያሳዩት እነዚህ ነገሮች ከኤሌክትሮን በጅምላ ከ 200-300 እጥፍ የሚበልጡ እና.በቅደም ተከተል, ከፕሮቶን ብዙ ጊዜ ያነሰ. በኋላ የሜሶን ስም ተቀበሉ, እሱም በግሪክ ትርጉሙ "መካከለኛ" ማለት ነው. ሆኖም ግን፣ የመጀመሪያው ቀጥተኛ ማወቂያቸው በብዙ የተለያዩ ቅንጣቶች ቅርበት ምክንያት "የተሳሳተ እሳት" ሆኖ ተገኝቷል።

በ1936፣ ከዩካዋ ስሌት ጋር የሚዛመድ የጅምላ እቃዎች (ሙ-ሜሶን ይባላሉ) በኮስሚክ ጨረሮች ተገኝተዋል። የተፈለገው የኒውክሌር ሃይሎች ኳንተም የተገኘ ይመስላል። ነገር ግን ከዚያ በኋላ ሙ-ሜሶኖች በኒውክሊዮኖች መካከል ካለው ልውውጥ መስተጋብር ጋር ያልተያያዙ ቅንጣቶች ናቸው. እነሱ, ከኤሌክትሮን እና ከኒውትሪኖ ጋር, በማይክሮ ኮስም ውስጥ - ሌፕቶንስ ውስጥ ከሌላው የነገሮች ክፍል ውስጥ ናቸው. ቅንጣቶቹ ሙኦን ተብለው ተሰይመዋል እና ፍለጋው ቀጠለ።

ዩካዋ ኩንታ በ1947 ብቻ የተገኘ ሲሆን "pi-mesons" ወይም pions ይባል ነበር። በኤሌክትሪካዊ ኃይል የተሞላ ወይም ገለልተኛ ፒ-ሜሶን በእውነቱ ኑክሊዮኖች በኒውክሊየስ ውስጥ ኑክሊዮኖች አብረው እንዲኖሩ የሚፈቅደው ቅንጣት እንደሆነ ታወቀ።

የሜሶን መዋቅር

ወዲያውኑ ግልጽ ሆነ፡ ፒዮኒዎች ወደ "ቅንጣት መካነ አራዊት" ብቻቸውን ሳይሆን ከብዙ ዘመዶች ጋር መጡ። ይሁን እንጂ የእነዚህ ቅንጣቶች ብዛት እና ልዩነት ምክንያት አነስተኛ ቁጥር ያላቸው መሠረታዊ ነገሮች ጥምረት መሆናቸውን ማረጋገጥ ተችሏል. ኳርክስ እንደዚህ አይነት መዋቅራዊ አካላት ሆነ።

ሜሶን የታሰረ የኳርክ እና አንቲኳርክ ግዛት ነው (ግንኙነቱ የሚከናወነው በጠንካራ መስተጋብር ብዛት - ግሉኖንስ) ነው። የኳርክ “ጠንካራ” ክፍያ የኳንተም ቁጥር ነው፣ በተለምዶ “ቀለም” ይባላል። ሆኖም ግን, ሁሉም hadronsእና በመካከላቸው ሜሶኖች ቀለም አልባ ናቸው. ምን ማለት ነው? ሜሶን በኳርክ እና በተለያዩ ዓይነቶች አንቲኳርክ ሊፈጠር ይችላል (ወይም እነሱ እንደሚሉት ጣዕሞች ፣ “ጣዕሞች”) ፣ ግን ሁልጊዜ ቀለም እና ፀረ-ቀለም ያዋህዳል። ለምሳሌ π⁺-ሜሶን በ u-quark-anti-d-quark (ud̄) ጥንድ የተፈጠረ ሲሆን የቀለም ክሶቻቸው ጥምረት "ሰማያዊ - ፀረ-" ሊሆን ይችላል. ሰማያዊ", "ቀይ - ፀረ-ቀይ" ወይም አረንጓዴ-ፀረ-አረንጓዴ. የ gluons ልውውጥ የኳርኩኮችን ቀለም ይቀይራል, ሜሶኑ ግን ቀለም የሌለው ሆኖ ይቆያል.

እንደ s፣ c እና b ያሉ የቀደሙት ትውልዶች ኳርኮች ለሚፈጥሩት ሜሶኖች ተዛማጅ ጣዕሞችን ይሰጣሉ - እንግዳነት ፣ ውበት እና ውበት ፣ በራሳቸው የኳንተም ቁጥሮች። የሜሶን ኢንቲጀር ኤሌክትሪክ ቻርጅ ከተፈጠሩት ቅንጣቶች እና ፀረ-ፓርቲከሎች ክፍልፋይ ክስ የተሰራ ነው። ከዚህ ጥንድ በተጨማሪ ቫልንስ ኳርክስ ከሚባሉት ጥንድ በተጨማሪ ሜሶን ብዙ ("ባህር") ምናባዊ ጥንዶችን እና ግሉኖችን ያካትታል።

ሜሶኖች እና መሰረታዊ ሀይሎች

Mesons፣ ወይም ይልቁንስ እነርሱን ያቀፈ ኳርክስ፣ በመደበኛ ሞዴል በተገለጹት ሁሉም አይነት መስተጋብሮች ውስጥ ይሳተፋሉ። የግንኙነቱ ጥንካሬ በቀጥታ የሚዛመደው በእሱ ምክንያት ከሚመጡት ምላሾች ሲሜትሪ ማለትም የተወሰኑ መጠኖችን ከመጠበቅ ጋር ነው።

ደካማ ሂደቶች በትንሹ ኃይለኛ ናቸው፣ ኃይልን ይቆጥባሉ፣ የኤሌክትሪክ ክፍያ፣ ሞመንተም፣ አንግል ሞመንተም (ስፒን) - በሌላ አነጋገር፣ ሁለንተናዊ ሲሜትሮች ብቻ ይሰራሉ። በኤሌክትሮማግኔቲክ መስተጋብር ውስጥ፣ የሜሶኖች እኩልነት እና ጣዕም ኳንተም ቁጥሮች እንዲሁ ተጠብቀዋል። እነዚህ በምላሾች ውስጥ ትልቅ ሚና የሚጫወቱ ሂደቶች ናቸውመበስበስ።

ጠንካራው መስተጋብር በጣም የተመጣጠነ፣ሌሎች መጠኖችን የሚጠብቅ ነው፣በተለይ ኢሶስፒን። በ ion ልውውጥ አማካኝነት በኒውክሊየስ ውስጥ ኑክሊዮኖች እንዲቆዩ ኃላፊነት አለበት. የተከሰሱ ፓይ-ሜሶኖችን በማውጣት እና በመምጠጥ ፕሮቶን እና ኒውትሮን የጋራ ለውጦችን ያደርጋሉ እና ገለልተኛ ቅንጣት በሚለዋወጡበት ጊዜ እያንዳንዱ ኑክሊዮኖች ራሱ ይቀራሉ። ይህ በኳርክክስ ደረጃ እንዴት መወከል እንደሚቻል ከዚህ በታች ባለው ስእል ላይ ይታያል።

ጠንካራው መስተጋብር ሜሶኖችን በኑክሊዮኖች መበታተንን፣ ምርታቸውን በሃድሮን ግጭት እና ሌሎች ሂደቶችን ይቆጣጠራል።

ኳርኮንየም ምንድን ነው

የኳርክ እና ተመሳሳይ ጣዕም ያለው አንቲኳርክ ጥምረት ኳርኮኒያ ይባላል። ይህ ቃል ብዙውን ጊዜ ግዙፍ c- እና b-quarks በያዙ ሜሶኖች ላይ ይተገበራል። እጅግ በጣም ከባድ የሆነ ቲ-ኳርክ ወደ የታሰረ ሁኔታ ለመግባት ጊዜ የለውም ፣ ወዲያውኑ ወደ ቀለል ያሉ መበስበስ። ውህደቱ cc̄ ቻርሞኒየም ወይም የተደበቀ ውበት ያለው ቅንጣት (J/ψ-meson) ይባላል። ውህደቱ bb̄ ታችኦኒየም ነው፣ እሱም የተደበቀ ውበት (Υ-meson) አለው። ሁለቱም የሚታወቁት ብዙ የሚያስተጋባ - የተደሰቱ - ግዛቶች በመኖራቸው ነው።

በብርሃን ክፍሎች የተፈጠሩ ቅንጣቶች - uū፣ dd̄ ወይም ss̄ - የጣዕም ልዕለ-አቀማመጥ (ሱፐርፖዚሽን) ናቸው፣ ምክንያቱም የእነዚህ ኳርኮች ብዛት በዋጋ ቅርብ ነው። ስለዚህም ገለልተኛው π⁰-ሜሶን የግዛቶች የበላይ ቦታ ነው uū እና dd̄፣ እነሱም ተመሳሳይ የኳንተም ቁጥሮች ስብስብ።

የሜሶን አለመረጋጋት

የቅንጣት እና ፀረ-ቅንጣት ጥምረት ወደ ውስጥ ይገባል።የማንኛውም ሜሶን ሕይወት በመጥፋት ላይ እንደሚቆም። የህይወት ዘመኑ በየትኛው መስተጋብር መበስበስን እንደሚቆጣጠር ይወሰናል።

በ"ጠንካራ" የመጥፋት ቦይ የሚበላሹ ሜሶኖች፣ በላቸው፣ ከአዲስ ሜሶኖች መወለድ ጋር ወደ gluons ፣ ረጅም ዕድሜ አይኖሩም - 10^-20 - 10 ^{- 21} p. የዚህ አይነት ቅንጣቶች ምሳሌ ኳርኮኒያ ነው።
የኤሌክትሮማግኔቲክ መጥፋትም በጣም ከባድ ነው፡ የ π⁰-ሜሶን ፣የእርሱ ኳርክ-አንቲኳርክ ጥንድ ወደ 99% የመሆን እድሉ በሁለት ፎቶኖች ያጠፋል ፣ 8 ∙ 10 -17 ^ሰ.
ደካማ መጥፋት (ወደ ሌፕቶኖች መበስበስ) በጣም ባነሰ ጥንካሬ ይቀጥላል። ስለዚህ፣ የተከፈለ pion (π⁺ - ud̄ - ወይም π^- - ዱ) ረጅም ጊዜ ይኖራል - በአማካይ 2.6 ∙ 10-8 ^{s እና አብዛኛውን ጊዜ ወደ ሙኦን እና ኒውትሪኖ (ወይም ተጓዳኝ ፀረ-ፓርቲሎች) ይበሰብሳል።}

አብዛኞቹ ሜሶኖች የሀድሮን ሬዞናንስ የሚባሉት፣ አጭር ጊዜ (10^-22 - 10^-24 ሐ) ክስተቶች ናቸው። ከአቶሙ አስደሳች ሁኔታዎች ጋር ተመሳሳይ በሆነ በተወሰኑ ከፍተኛ የኃይል ክልሎች ውስጥ ይከሰታል። በፈላጊዎቹ ላይ አልተመዘገቡም፣ ነገር ግን በምላሹ የኃይል ሚዛን ላይ ተመስርተው ይሰላሉ።

Spin፣ orbital momentum እና perity

እንደ ባሪዮን ሳይሆን ሜሶኖች የስፒን ቁጥር ኢንቲጀር ዋጋ ያላቸው (0 ወይም 1) አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ናቸው፣ ያም ማለት ቦሶኖች ናቸው። ኳርክስ ፌርሚኖች ናቸው እና ግማሽ ኢንቲጀር ስፒን ½ አላቸው። የኳርክ እና አንቲኳርክ ሞመንተም ጊዜያት ትይዩ ከሆኑ የእነሱድምር - ሜሶን ስፒን - ከ 1 ጋር እኩል ነው ፣ ፀረ-ተመጣጣኝ ከሆነ ፣ ከዜሮ ጋር እኩል ይሆናል።

በጥንድ አካላት የጋራ ዝውውር ምክንያት ሜሶን እንዲሁ የምሕዋር ኳንተም ቁጥር አለው፣ ይህም ለክብደቱ አስተዋፅኦ ያደርጋል። የምሕዋር ሞመንተም እና እሽክርክሪት ከቦታ ጽንሰ-ሀሳብ ጋር የተቆራኘውን የንጥሉን አጠቃላይ የማዕዘን ፍጥነት ይወስናሉ ፣ ወይም ፒ-ፓሪቲ (የመስታወት መገለባበጥን በተመለከተ የተወሰነ የሞገድ ተግባር)። በ spin S እና በውስጥ (ከቅጣቱ የራሱ የማጣቀሻ ፍሬም ጋር የተያያዘ) ፒ-ፓሪቲ፣ የሚከተሉት የሜሶኖች ዓይነቶች ተለይተዋል፡

pseudoscalar - ቀላሉ (S=0, P=-1);
vector (S=1, P=-1);
scalar (S=0, P=1);
pseudo-vector (S=1, P=1)።

የመጨረሻዎቹ ሶስት ዓይነቶች በጣም ግዙፍ ሜሶኖች ሲሆኑ እነሱም ከፍተኛ ሃይል ያላቸው ግዛቶች ናቸው።

ኢሶቶፒክ እና አሃዳዊ ሲሜትሮች

ለሜሶኖች ምደባ ልዩ የኳንተም ቁጥር - isotopic spin ለመጠቀም ምቹ ነው። በጠንካራ ሂደቶች ውስጥ የኤሌክትሪክ ክፍያቸው ምንም ይሁን ምን ተመሳሳይ የ isospin እሴት ያላቸው ቅንጣቶች በሲሚሜትሪ ይሳተፋሉ እና የአንድ ነገር የተለያዩ የኃይል መሙያ ግዛቶች (አይሶስፒን ትንበያዎች) ሊወከሉ ይችላሉ። በጅምላ ውስጥ በጣም ቅርብ የሆኑት የእንደዚህ አይነት ቅንጣቶች ስብስብ isomultiplet ይባላል. ለምሳሌ፣ pion isotriplet ሶስት ግዛቶችን ያካትታል፡ π⁺፣ π⁰ እና π^--meson.

የ isospin ዋጋ በቀመር I=(N-1)/2 ይሰላል፣ N ደግሞ የብዝሃው ቅንጣቶች ብዛት ነው። ስለዚህ፣ የፒዮን አይሶስፒን ከ1 ጋር እኩል ነው፣ እና ግምቶቹ I_z በልዩ ክፍያቦታ በቅደም ተከተል +1፣ 0 እና -1 ናቸው። አራቱ እንግዳ ሜሶኖች - ካኦንስ - ሁለት ኢሶዶብሌቶች ይመሰርታሉ፡ K⁺ እና K⁰ ከኢሶስፒን +½ እና እንግዳነት +1 እና የፀረ-particles ድርብ K- ^{እና K̄}0^{፣ ለነሱም እነዚህ እሴቶች አሉታዊ ናቸው።}

የሀድሮንስ ኤሌክትሪክ (ሜሶን ጨምሮ) Q ከ isospin projection I_z እና ሃይፐርቻርጅ Y (የባሪዮን ቁጥር ድምር እና ሁሉም ጣዕም) ጋር ይዛመዳል። ቁጥሮች). ይህ ግንኙነት የሚገለጸው በኒሺጂማ–ጄል-ማን ቀመር፡ Q=I_z + Y/2 ነው። ሁሉም የአንድ ብዜት አባላት ተመሳሳይ ሃይፐርቻርጅ እንዳላቸው ግልጽ ነው። የሜሶኖች የባሪዮን ቁጥር ዜሮ ነው።

ከዚያም ሜሶኖቹ ከተጨማሪ ሽክርክሪት እና እኩልነት ወደ ሱፐርሚልቲፕሌት ይመደባሉ። ስምንት pseudoscalar mesons አንድ octet ይመሰርታሉ፣ የቬክተር ቅንጣቶች ኖኔት (ዘጠኝ) ይፈጥራሉ፣ ወዘተ። ይህ አሀዳዊ የሚባል የከፍተኛ ደረጃ ሲሜትሪ መገለጫ ነው።

ሜሶንስ እና አዲስ ፊዚክስ ፍለጋ

በአሁኑ ጊዜ የፊዚክስ ሊቃውንት ክስተቶችን በንቃት በመፈለግ ላይ ናቸው፣ መግለጫቸውም ወደ ስታንዳርድ ሞዴል መስፋፋት እና ከዚያም አልፎ ወደ ጥልቅ እና አጠቃላይ የማይክሮ አለም ንድፈ ሃሳብ ግንባታ - ኒው ፊዚክስ። ደረጃውን የጠበቀ ሞዴል እንደ ውስን እና አነስተኛ ኃይል ያለው መያዣ ውስጥ ይገባል ተብሎ ይታሰባል. በዚህ ፍለጋ የሜሶን ጥናት ወሳኝ ሚና ይጫወታል።

ለየት ያለ ትኩረት የሚስቡ ልዩ ልዩ ሜሶኖች - በተለመደው ሞዴል ማዕቀፍ ውስጥ የማይገባ መዋቅር ያላቸው ቅንጣቶች ናቸው. ስለዚህ, በትልቁ Hadronእ.ኤ.አ. በ 2014 ኮሊደር የ Z(4430) tetraquark ፣ የታሰረ የሁለት ud̄cc̄ quark-antiquark ጥንዶች ፣የሚያምር ቢ ሜሶን መካከለኛ የመበስበስ ምርት አረጋግጧል። እነዚህ መበስበሶች እንዲሁ አስደሳች ናቸው መላምታዊ አዲስ ክፍል ቅንጣቶች - leptoquarks።

ሞዴሎች እንዲሁ በጠንካራ ሂደቶች ውስጥ ስለሚሳተፉ ነገር ግን ዜሮ ባሪዮን ቁጥር እንደ ሙጫ ኳርክስ በሌለበት በግሉኖን ብቻ ስለሚፈጠሩ እንደ ሜሶን መመደብ ያለባቸውን ሌሎች እንግዳ ግዛቶችን ይተነብያሉ። እንደነዚህ ያሉት ነገሮች በሙሉ የመሠረታዊ ግንኙነቶችን ተፈጥሮ እውቀታችንን በከፍተኛ ሁኔታ እንዲሞሉ እና ለማይክሮ ዓለሙ ፊዚክስ እድገት አስተዋጽኦ ያደርጋሉ።