Barionnoe chislo
14.11.2001 0:00 | Nauchnaya Set'/NS, Moskva
Barionnoe chislo
(barionnyi zaryad), B, - harakteristika
chastic (i sistem chastic), otrazhayushaya ustanovlennyi
na opyte zakon sohraneniya "tyazhelyh"
chastic - barionov. Ponyatie "barionnoe chislo"
vvedeno v 1938
E. Shtyukel'bergom dlya ob'yasneniya stabil'nosti
protona,
poskol'ku zakony sohraneniya
energii-impul'sa,
momenta kolichestva dvizheniya i elektricheskogo
zaryada ne mogut
"zapretit'" vozmozhnosti raspada protona na
bolee
legkie chasticy (naprimer, po kanalam:
,
,
)
ili annigilyacii protonov v yadrah (naprimer,
,
).
Otsutstvie v prirode takih
perehodov mozhno ob'yasnit' nalichiem u protona
osobogo "zaryada" - barionnogo chisla, zakon sohraneniya
kotorogo "zapreshaet" raspad protona
na mezony i
leptony, ne
imeyushie barionnyh chisel.
Podobno elektricheskomu zaryadu, barionnoe chislo
sleduet schitat' additivnoi velichinoi, prichem
barionnoe chislo chastic i
antichastic dolzhny
byt' ravny po absolyutnoi velichine
i protivopolozhny po znaku.
Ispol'zuya predpolozhenie o sohranenii
barionnyh chisel, mozhno
odnoznachno ustanovit' ego velichinu dlya vseh drugih
chastic po ih raspadam. Naprimer, iz nablyudeniya raspadov
,
,
,
,
,
sleduet, chto neitron, -,
-giperony i
-rezonans
imeyut
barionnye chisla, ravnye barionnym chislam
protona, a i -mezony
- nulevye barionnye chisla. Sovokupnost'
eksperimental'nyh dannyh podtverzhdaet otsutstvie
perehodov
s narusheniem zakona sohraneniya barionnyh chisel ne
tol'ko dlya
protona, no i dlya vseh ostal'nyh chastic (naprimer,
otsutstvie raspada
).
Prinimaya uslovno barionnoe chislo
protona za +1 (antiprotona za -1), mozhno
sformulirovat'
zakon sohraneniya barionnogo chisla kak zakon sohraneniya
chisla barionov: vo vseh processah raznost' obshego
chisla barionov i obshego chisla antibarionov sohranyaetsya.
Vse chasticy, nablyudavshiesya v svobodnom sostoyanii,
imeyut celye barionnye chisla, to est' kratnye barionnomu
chislu protona. Vmeste
s tem sostavlyayushim adronov -
kvarkam pripisyvayutsya
drobnye barionnye chisla, ravnye 1/3.
(Sleduet, odnako, otmetit'
teoreticheskuyu vozmozhnost' pripisyvat'
cvetnym kvarkam
i celye barionnye chisla.
Matematicheski zakon sohraneniya barionnogo chisla
mozhet byt'
poluchen iz predpolozheniya o tom, chto lagranzhian
vzaimodeistvuyushih polei invarianten otnositel'no
sleduyushih
preobrazovaniya polei vseh chastic:
; ; | (1) |
(* oznachaet kompleksnoe sopryazhenie), gde Ba - barionnoe chislo chasticy, otvechayushei polyu , - proizvol'naya postoyannaya, to est' iz predpolozheniya o sushestvovanii global'noi simmetrii U(l). Teoreticheskaya vozmozhnost' sushestvovaniya u lagranzhiana lokal'noi simmetrii U(1), to est' invariantnosti otnositel'no preobrazovaniya (1) s velichinoi , yavlyayusheisya proizvol'noi funkciei prostranstvenno-vremennoi tochki, privodila by k sushestvovaniyu bezmassovogo kalibrovochnogo polya (to est' kalibrovochnogo polya, kvanty kotorogo imeyut nulevuyu massu), istochnikom kotorogo bylo by barionnoe chislo. V etom sluchae barionnoe chislo igralo by rol' "zaryada", sozdayushego osoboe pole - pole "barionnyh fotonov", a mezhdu barionami sushestvovali by osobye dal'nodeistvuyushie sily. Sovremennye eksperimenty ne obnaruzhivayut takih sil. Iz opytov, dokazyvayushih ravenstvo inertnoi i gravitacionnyh mass s tochnost'yu do 10-12, sleduet, chto konstanta vzaimodeistviya barionov s polem "barionnyh fotonov" (esli by ono sushestvovalo) dolzhna byt', no krainei mere, na 45 poryadkov men'she konstanty elektromagnitnogo vzaimodeistviya . Otsutstvie bezmassovogo kalibrovochnogo polya, otvechayushego barionnomu chislu, to est' otsutstvie lokal'noi simmetrii, ukazyvaet na principial'noe razlichie mezhdu barionnym chislom i elektricheskim zaryadom, obladayushim tochnym zakonom sohraneniya. Eto mozhet sluzhit' ukazaniem na priblizhennyi harakter zakona sohraneniya barionnogo chisla.
V nekotoryh modelyah tak nazyvaemogo Velikogo ob'edineniya slabogo, elektromagnitnogo i sil'nogo vzaimodeistvii predskazyvaetsya vozmozhnost' narusheniya zakona sohraneniya barionnogo chisla i, sledovatel'no, vozmozhnost' raspada protona (naprimer, ) ili oscillyacii neitrona (). Takoi priblizhennyi harakter sohraneniya barionnogo chisla ne predstavlyaetsya chem-to isklyuchitel'nym, poskol'ku izvestny drugie velichiny (strannost', ocharovanie i dr.), kotorye sohranyayutsya v sil'nom i elektromagnitnom vzaimodeistviyah, no narushayutsya v slabom. Za narushenie barionnogo chisla v modelyah velikogo ob'edineniya okazyvayutsya otvetstvennymi "sverhslabye" vzaimodeistviya, perenosimye kalibrovochnymi polyami, kvanty kotoryh iz-za spontannogo narusheniya simmetrii priobretayut massy, na mnogo poryadkov prevyshayushie massy promezhutochnyh vektornyh bozonov - perenoschikov slabogo vzaimodeistviya () ili sverhtyazhelye Higgsa bozony.
Sushestvuyut gipotezy o tom, chto nestabil'nost' protona mozhet ob'yasnit' nablyudaemuyu barionnuyu asimmetriyu Vselennoi. V svyazi s fundamental'nym znacheniem voprosa o stabil'nosti protona gotovyatsya opyty, v kotoryh mozhno budet zaregistrirovat' raspad protona, pri uslovii, chto ego vremya zhizni okazhetsya men'she 1033-1034 let (eksperimental'nyi predel na vremya zhizni protona let).
Publikacii s klyuchevymi slovami:
zakony sohraneniya - proton - neitron - nuklony - barionnoe chislo - barion
Publikacii so slovami: zakony sohraneniya - proton - neitron - nuklony - barionnoe chislo - barion | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |