Элементарные частицы. Элементарная частица A b частицы
1.2. Свойства β -излучения
Бета-излучение (b -частицы) – это поток электронов (позитронов), каждый из которых имеет заряд равный одному элементарному заряду, 4,8×10 – 10 электростатических единиц CGSE или 1,6·10 –19 кулона. Масса покоя b -частицы равна 1/1840 элементарной массы атома водорода, (в 7000 раз меньше массы α -частиц) или в абсолютных единицах 9,1×10 –28 г. Поскольку b -частицы движутся со скоростью значительно большей, чем α -частицы, равной » 0,988 (масса Эйнштейна) от скорости света, то их масса должна подсчитываться по релятивистскому уравнению:
где т о – масса покоя (9,1·10 -28 г);
V - скорость β -частицы;
C - скорость света.
Для самых быстрых β -частиц m ≈ 16 m o .
При испускании одной b -частицы порядковый номер элемента увеличивается (испускание электрона) или уменьшается (испускание позитрона) на единицу. Бета-распад обычно сопровождается g -излучением. Каждый радиоактивный изотоп испускает совокупность b -частиц весьма различной энергии, не превышающей, однако, определенной максимальной энергии, характерной для данного изотопа.
Спектры энергий b -излучения представлены на рис. 1.5, 1.6. Кроме непрерывного спектра энергий, для некоторых, радиоэлементов характерно наличие линейчатого спектра, связанного с вырыванием g-квантами вторичных электронов с электронных орбит атома (явление внутренней конверсии). Это происходит тогда, когда β -распад идет через промежуточный энергетический уровень, а возбуждение может сниматься не только путем испускания γ -кванта, но и путем выбивания электрона из внутренней оболочки.
Однако число b -частиц, отвечающих этим линиям, невелико.
Непрерывность бета-спектра объясняется одновременным испусканием b -частиц и нейтрино.
p = n + β + + η (нейтрино)
n = p + β - + η (антинейтрино)
Нейтрино принимает на себя часть энергии бета-распада.
Средняя энергия b -частицы равна 1/3. Е макс и колеблется между 0,25–0,45 Е макс для различных веществ. Между величиной максимальной энергии Е макс b -излучения и постоянной распада l элемента Сэрджентом установлено соотношение (для Е макс > 0,5 Мэв),
l = k∙E 5 макс (1.12)
Таким образом, и для β -излучения энергия β -частицы тем больше, чем меньше период полураспада. Например:
Pb 210 (RaD) T = 22 года, Е max = 0,014 Mэв;
Bi 214 (RaC) T = 19,7 мес., Е max = 3,2 Mэв.
1.2.1. Взаимодействие β -излучения с веществом
При взаимодействии β –частиц с веществом возможны следующие случаи:
а) Ионизация атомов . Она сопровождается характеристическим излучением. Ионизационная способность β -частиц зависит от их энергии. Удельная ионизация тем больше, чем меньше энергии β -частицы. Например, при энергии β -частицы 0,04 Mэв на 1 см пути образуется 200 пар ионов; 2 Mэв – 25 пар; 3 Mэв – 4 пары.
б) Возбуждение атомов. Оно характерно для β -частиц с большой энергией, когда время взаимодействия β -частицы с электроном мало и вероятность ионизации мала; в этом случае β -частица возбуждает электрон, энергия возбуждения снимается путем испускания характеристических рентгеновских лучей, а в сцинтилляторах – значительная часть энергии возбуждения проявляется в виде вспышки – сцинции (т.е.в видимой области).
в) Упругое рассеяние . Происходит тогда, когда электрическое поле ядра (электрона) отклоняет β -частицу, при этом энергия β -частицы не меняется, меняется только направление (на малый угол);
г) Торможение электрона в кулоновском поле ядра. При этом возникает электромагнитное излучение с тем большей энергией, чем большее ускорение испытывает электрон. Так как отдельные электроны испытывают различное ускорение, то спектр тормозного излучения – непрерывный. Потери энергии на тормозное излучение определяются выражением: соотношение потерь энергии на тормозное излучение к потерям на возбуждение и ионизацию:
Таким образом, потери и тормозное излучение существенны лишь для высоких энергий электрона с большими атомными номерами.
Для большинства β -частиц максимальная энергия лежит в пределах 0,014–1,5 Mэв, мы можем считать, что на 1 см пути β -частицы образуется 100 – 200 пар ионов. α -частица на 1 см пути образует 25 – 60 тысяч пар ионов. Поэтому мы можем считать, что удельная ионизационная способность β- излучения на два порядка меньше, чем у α-излучения. Меньше ионизация – медленнее теряется энергия, так как ионизационная способность (и вероятность возбуждения) β -частицы на 2 порядка меньше, значит и тормозится она на 2 порядка медленнее, т.е., приблизительно пробег β -частицы на 2 порядка больше, чем для α- частицы. 10 мг/см 2 ·100 = 1000 мг/см 2 ≈ 1 г/см 2 .
Барионы (от греческого «барис» - тяжелый) - тяжёлые элементарные частицы, сильно взаимодействующие фермионы, состоящие из трёх кварков. Наиболее стабильные барионы - протон и нейтрон. К основным барионам относятся: протон (uud), антипротон, нейтрон (ddu), антинейтрон, ламбда-гиперион, сигма-гиперион, кси-гиперион, омега-гиперион.
Сотрудники международной коллаборации DZero Национальной лаборатории ускорителей имени Ферми, которая входит в систему исследовательских центров США, открыли новую элементарную частицу-барион. Частица, получившая название «кси-би-минус барион»(Ξ-b), по-своему уникальна. Это не просто очередной барион, содержащий b-кварк, а первая частица, содержащая три кварка трех разных семейств — d-кварк, s-кварк и b-кварк.
Есть у неё и другое название — «каскад-би». Барион несет отрицательный заряд и по массе примерно в шесть раз превосходит протон (масса частицы 5.774±0.019 ГэВ).
Для регистрации новой частицы ученым пришлось проанализировать треки за пять лет работы ускорителя. В итоге удалось обнаружить 19 событий, которые свидетельствовали об образовании нового бариона.
До этого ученые уже получали барион, состоящий из трех различных кварков — лямбда-би барион, состоящий из u-,d- и b- кварка, однако он содержит кварки только двух поколений (см. врез).
Таким образом, впервые за всю историю физики высоких энергий обнаружен барион, состоящий из кварков трех поколений или семейств. Каскад-би состоит из одного d-кварка («нижний» кварк, относящийся к первому семейству), одного s-кварка («странный» кварк, второе семейство) и одного b-кварка («прелестный» кварк, третье семейство). Именно поэтому новая частица Ξ-b по-настоящему уникальна.
Интересно, что, хотя коллаборация базируется в Фермилабе, обладающей мощным ускорителем Тэватрон, нынешнее открытие сделано в Европе — на Большом электрон-позитронном коллайдере в ЦЕРНе (LEP)
Таким образом, ученые продолжают поиски на «втором этаже» барионной пирамиды, открывая барионы, содержащие в себе один «прелестный» или «дно»-кварк (b).
Впервые такие частицы получила тоже команда из Фермилаба. В прошлом году Международная коллаборация CDF, проводящая эксперименты на базе Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми министерства энергетики США (Department of Energy"s Fermi National Accelerator Laboratory), объявила об открытии двух новых элементарных частиц, относящихся к классу барионов. Частицы назвали Σ+b и Σ-b.
В экспериментах физики сталкивали протоны с антипротонами, разгоняя их на самом мощном на настоящий момент ускорителе Теватрон.
На этом ускорителе проводятся эксперименты при соударении пучка протонов, имеющих энергию 1 ТэВ, со встречным пучком антипротонов той же энергии. При столкновении с такой энергией возникал b-кварк, который потом, взаимодействуя с кварками протонов и антипротонов, образовывал две новые частицы.
Эксперимент зарегистрировал 103 события, связанных с рождением положительно заряженных u-u-b частицы (Σ+b) и 134 рождения отрицательно заряженных d-d-b частицы (Σ-b). Для обнаружения такого количества событий ученым пришлось проанализировать треки от 100 триллионов столкновений за пять лет работы Теватрона.
Бета-частица
Бета-частица
Бета-частица (β-частица), заряженная частица, испускаемая в результате бета-распада . Поток бета-частиц называется бета-лучи или бета-излучение .
Отрицательно заряженные бета-частицы являются электронами (β −), положительно заряженные - позитронами (β +).
Бета-лучи следует отличать от вторичных и третичных электронов, образующихся в результате ионизации воздуха - так называемые дельта-лучи и эпсилон-лучи.
Свойства
Энергии бета-частиц распределены непрерывно от нуля до некоторой максимальной энергии, зависящей от распадающегося изотопа; эта максимальная энергия лежит в диапазоне от 2,5 кэВ (для рения-187) до десятков МэВ (для короткоживущих ядер, далёких от линии бета-стабильности).
Радиоактивность
Значительные дозы внешнего бета-излучения могут вызвать лучевые ожоги кожи и привести к лучевой болезни . Ещё более опасно внутреннее облучение от бета-активных радионуклидов, попавших внутрь организма. Бета-излучение имеет значительно меньшую проникающую способность, чем гамма-излучение (однако на порядок большую, чем альфа-излучение). Слой любого вещества с поверхностной плотностью порядка 1 г/см 2 (например, несколько миллиметров алюминия или несколько метров воздуха) практически полностью поглощает бета-частицы с энергией около 1 МэВ.
См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
Синонимы :Смотреть что такое "Бета-частица" в других словарях:
- (b частица), электрон или позитрон, испускаемые при бета распаде радиоактивных ядер. Первоначально b лучами назвали радиоактивное излучение, более проникающее, чем a лучи, и менее проникающее, чем гамма излучение … Современная энциклопедия
Бета-частица - (β частица) электрон или позитрон, испускаемый при бета распаде атомными ядрами … Российская энциклопедия по охране труда
Бета-частица - (b частица), электрон или позитрон, испускаемые при бета распаде радиоактивных ядер. Первоначально b лучами назвали радиоактивное излучение, более проникающее, чем a лучи, и менее проникающее, чем гамма излучение. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Электроны или позитроны, испускаемые атомными ядрами или свободными нейтронами при их бета распаде. Термины атомной энергетики. Концерн Росэнергоатом, 2010 … Термины атомной энергетики
Бета частица, бета частицы … Орфографический словарь-справочник
Сущ., кол во синонимов: 1 частица (128) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
бета-частица - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN beta particle … Справочник технического переводчика
бета-частица - beta dalelė statusas T sritis chemija apibrėžtis Beta skilimo metu branduolio išspinduliuojamas elektronas arba pozitronas. atitikmenys: angl. beta particle rus. бета частица … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
бета-частица - beta dalelė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. beta particle vok. Beta Teilchen, n rus. бета частица, f pranc. particule bêta, f … Fizikos terminų žodynas
бета-частица - beta dalelė statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Radioaktyviųjų izotopų beta skilimo produktas; elektronas ir pozitronas; spinduliuojama beta skilimo metu. Beta dalelės masė yra apie 7000 kartų mažesnė už alfa dalelės masę … Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas
Книги
- О проблемах излучения и вещества в физике. Критический анализ существующих теорий: метафизичность квантовой механики и иллюзорность квантовой теории поля. Альтернатива - модель мерцающих частиц , Петров Ю.И.. Книга посвящена анализу проблем единства и противостояния понятий "волна" и"частица" . В поисках решения этих проблем тщательно анализировались математические основы фундаментальных…
Бозон Хиггса пытаются найти десятки лет, но пока безуспешно. Между тем без него ключевые положения современной теории микромира зависают в воздухе.
Исследование частиц началось не так давно. В 1897 году Джозеф Джон Томсон открыл электрон, а через 20 лет Эрнест Резерфорд доказал, что ядра водорода входят в состав ядер прочих элементов, и позднее назвал их протонами. В1930-х были обнаружены нейтрон, мюон и позитрон и предсказано существование нейтрино. Тогда же Хидеки Юкава построил теорию ядерных сил, переносимых гипотетическими частицами в сотни раз тяжелее электрона, но много легче протона (мезонами). В 1947 году следы распадов пи-мезонов (пионов) нашли на фотопластинках, экспонированных в космических лучах. Позднее обнаружили и другие мезоны, причем некоторые из них тяжелее не только протона, но и ядра гелия. Физики также открыли множество барионов, тяжелых и поэтому нестабильных родственников протона и нейтрона. Когда-то все эти частицы называли элементарными, но такая терминология давно устарела. Сейчас элементарными принято считать только несоставные частицы - фермионы (с половинным спином - лептоны и кварки) и бозоны (с целочисленным спином - переносчики фундаментальных взаимодействий).
Элементарные частицы Стандартной модели
Фермионная группа (с полуцелым спином) состоит из лептонов и кварков так называемых трех поколений. Заряженные лептоны - это электрон и его массивные аналоги мюон и тау-частица (и их античастицы). У каждого лептона имеется нейтральный партнер в лице одной из трех разновидностей нейтрино (тоже с античастицами). Семейство бозонов, спин которых равен 1, - это частицы, переносящие взаимодействия между кварками и лептонами. Некоторые из них не имеют массы и электрического заряда - это глюоны, обеспечивающие межкварковые связи в мезонах и барионах, и фотоны, кванты электромагнитного поля. Слабые взаимодействия, проявляющиеся в процессах бета-распада, обеспечивает тройка массивных частиц - двух заряженных и одной нейтральной.
Индивидуальные названия элементарных и составных частиц обычно не связаны с именами конкретных ученых. Однако почти 40 лет назад была предсказана еще одна элементарная частица, которой присвоили имя живого человека, шотландского физика Питера Хиггса. Подобно переносчикам фундаментальных взаимодействий, она имеет целочисленный спин и принадлежит к классу бозонов. Однако спин ее равен не 1, а 0, и в этом отношении у нее нет аналогов. Вот уже десятки лет ее ищут на самых крупных ускорителях - закрытом в прошлом году американском «Тэватроне» и функционирующем сейчас Большом адронном коллайдере под пристальным вниманием мировых СМИ. Ведь бозон Хиггса очень нужен современной теории микромира - Стандартной модели элементарных частиц. Если его не удастся обнаружить, ключевые положения этой теории зависнут в воздухе.
Калибровочные симметрии
Начало пути к бозону Хиггса можно отсчитывать от короткой статьи, опубликованной в 1954 году перебравшимся в США китайским физиком Янг Чжэньнином и его коллегой по Брукхэйвенской национальной лаборатории Робертом Миллсом. В те годы экспериментаторы открывали все новые и новые частицы, изобилие которых никак не удавалось объяснить. В поисках перспективных идей Янг и Миллс решили опробовать возможности очень интересной симметрии, которой подчиняется квантовая электродинамика. К тому времени эта теория доказала свою способность давать великолепно согласующиеся с опытом результаты. Правда, в ходе некоторых вычислений там появляются бесконечности, однако от них можно избавляться с помощью математической процедуры, названной перенормировкой.
Симметрию, заинтересовавшую Янга и Миллса, в1918 году ввел в физику немецкий математик Герман Вейль. Он назвал ее калибровочной, и это название сохранилось до наших дней. В квантовой электродинамике калибровочная симметрия проявляется в том, что волновую функцию свободного электрона, которая представляет собой вектор с вещественной и мнимой частью, можно непрерывно поворачивать в каждой точке пространства-времени (из-за чего симметрия называется локальной). Эта операция (на формальном языке - изменение фазы волновой функции) приводит к тому, что в уравнении движения электрона появляются добавки, которые необходимо скомпенсировать, чтобы оно сохранило силу. Для этого туда вводится дополнительный член, который описывает электромагнитное поле, взаимодействующее с электроном. Квантом этого поля оказывается фотон, безмассовая частица с единичным спином. Таким образом из локальной калибровочной симметрии уравнения свободного электрона следует существование фотонов (а также и постоянство электронного заряда). Можно сказать, что эта симметрия предписывает электрону взаимодействовать с электромагнитным полем. Любой фазовый сдвиг становится актом такого взаимодействия - например, испусканием или поглощением фотона.
Связь калибровочной симметрии с электромагнетизмом была выявлена еще в 1920-е годы, однако особого интереса не вызывала. Янг и Миллс первыми попытались применить эту симметрию для конструирования уравнений, описывающих частицы иной природы, нежели электрон. Они занялись двумя «старейшими» барионами - протоном и нейтроном. Хоть эти частицы и не тождественны, но по отношению к ядерным силам они ведут себя практически одинаково и имеют почти одинаковую массу. В 1932 году Вернер Гейзенберг показал, что протон и нейтрон можно формально считать различными состояниями одной и той же частицы. Для их описания он ввел новое квантовое число - изотопический спин. Поскольку сильное взаимодействие не делает различий между протонами и нейтронами, оно сохраняет полный изотопический спин, подобно тому, как электромагнитное взаимодействие сохраняет электрический заряд.
Янг и Миллс задались вопросом, какие локальные калибровочные преобразования сохраняют изоспиновую симметрию. Было ясно, что они не могут совпадать с калибровочными преобразованиями квантовой электродинамики - хотя бы потому, что речь шла уже о двух частицах. Янг и Миллс проанализировали совокупность таких преобразований и выяснили, что они порождают поля, чьи кванты предположительно переносят взаимодействия между протонами и нейтронами. Квантов в данном случае было три: два заряженных (положительно и отрицательно) и один нейтральный. Они имели нулевую массу и единичный спин (то есть были векторными бозонами) и перемещались со скоростью света.
Теория B-полей, как их окрестили соавторы, была очень красива, но не выдерживала испытания опытом. Нейтральный B-бозон можно было отождествить с фотоном, но его заряженные собратья оставались не при деле. Согласно квантовой механике, посредниками в переносе короткодействующих сил могут быть лишь достаточно массивные виртуальные частицы. Радиус ядерных сил не превышает 10 –13 см, и безмассовые бозоны Янга и Миллса явно не могли претендовать на роль их переносчиков. К тому же экспериментаторы никогда не регистрировали таких частиц, хотя в принципе заряженные безмассовые бозоны легко обнаружить. Янг и Миллс доказали, что локальные калибровочные симметрии «на бумаге» могут порождать силовые поля неэлектромагнитной природы, но физическая реальность этих полей была чистой гипотезой.
Электрослабое двуединство
Следующий шаг к бозону Хиггса был сделан в 1957 году. К тому времени теоретики (тот же Янг и Ли Дзундао) предположили, а экспериментаторы доказали, что при бета-распадах не сохраняется четность (иначе говоря, нарушается зеркальная симметрия). Этот неожиданный результат заинтересовал многих физиков, среди которых был и Джулиан Швингер, один из создателей квантовой электродинамики. Он выдвинул гипотезу, что слабые взаимодействия между лептонами (до кварков тогда наука еще не дошла!) переносятся тремя векторными бозонами - фотоном и парой заряженных частиц, аналогичных B-бозонам. Отсюда следовало, что эти взаимодействия состоят в партнерстве с электромагнитными силами. Швингер этой проблемой больше не занимался, однако предложил ее своему аспиранту Шелдону Глэшоу.
Работа растянулась на четыре года. После ряда неудачных попыток Глэшоу построил модель слабого и электромагнитного взаимодействий, основанную на объединении калибровочных симметрий электромагнитного поля и полей Янга и Миллса. Помимо фотона в ней фигурировали еще три векторных бозона - два заряженных и один нейтральный. Однако эти частицы опять-таки имели нулевую массу, что создавало проблему. У слабого взаимодействия радиус на два порядка меньше, чем у сильного, и ему тем более требуются очень массивные посредники. К тому же наличие нейтрального переносчика требовало допустить возможность бета-переходов, не меняющих электрического заряда, а в то время такие не были известны. Из-за этого после публикации своей модели в конце 1961 года Глэшоу потерял интерес к объединению слабого и электромагнитного взаимодействий и переключился на другие темы.
Гипотеза Швингера заинтересовала и пакистанского теоретика Абдуса Салама, который вместе с Джоном Уордом построил модель, похожую на модель Глэшоу. Он тоже столкнулся с безмассовостью калибровочных бозонов и даже придумал способ ее устранения. Салам знал, что их массы нельзя ввести «от руки», поскольку теория становилась ненормируемой, но рассчитывал обойти это затруднение с помощью спонтанного нарушения симметрии, так чтобы решения уравнений движения бозонов не обладали калибровочной симметрией, присущей самим уравнениям. Этой задачей он заинтересовал американца Стивена Вайнберга.
Но в 1961 году английский физик Джефри Голдстоун показал, что в релятивистских квантовых теориях поля спонтанное нарушение симметрии вроде бы неизбежно порождает безмассовые частицы. Салам и Вайнберг попытались опровергнуть теорему Голдстоуна, но лишь усилили ее в собственной работе. Загадка выглядела неразрешимой, и они занялись другими областями физики.
Хиггс и другие
Помощь пришла от специалистов по физике конденсированных сред. В 1961 году Ёитиро Намбу отметил, что при переходе нормального металла в сверхпроводящее состояние прежняя симметрия спонтанно нарушается, но при этом не появляется никаких безмассовых частиц. Спустя два года Филип Андерсон на том же примере отметил, что если электромагнитное поле не подчиняется теореме Голдстоуна, то того же можно ожидать и от других калибровочных полей с локальной симметрией. Он даже предсказал, что голдстоуновские бозоны и бозоны полей Янга и Миллса могут как-то ликвидировать друг друга, оставляя после себя массивные частицы.
Этот прогноз оказался пророческим. В 1964 году его оправдали физики из брюссельского Свободного университета Франсуа Энглерт и Роджер Броут, Питер Хиггс и сотрудники лондонского Имперского колледжа Джерри Гуральник, Роберт Хаген и Томас Киббл. Они не только показали, что в полях Янга–Миллса не соблюдаются условия применимости теоремы Голдстоуна, но и нашли способ снабдить возбуждения этих полей ненулевой массой, который сейчас называют механизмом Хиггса.
Эти замечательные работы заметили и оценили отнюдь не сразу. Лишь в 1967 году Вайнберг построил единую модель электрослабого взаимодействия, в которой тройка векторных бозонов получает массу на основе механизма Хиггса, а годом позже это же сделал и Салам. В 1971 году голландцы Мартинус Велтман и Герард "т Хоофт доказали, что эта теория поддается перенормировке и, следовательно, имеет четкий физический смысл. Она прочно встала на ноги после 1973 года, когда в пузырьковой камере Gargamelle (CERN, Швейцария) экспериментаторы зарегистрировали так называемые слабые нейтральные токи, указывающие на существование незаряженного промежуточного бозона (прямая регистрация всех трех векторных бозонов была осуществлена в CERN лишь в 1982–1983 годах). Глэшоу, Вайнберг и Салам получили за нее Нобелевские премии в 1979 году, Велтман и "т Хоофт - в 1999. Эта теория (а вместе с нею и бозон Хиггса) уже давно стала неотъемлемой частью Стандартной модели элементарных частиц.
Механизм Хиггса
В основе механизма Хиггса лежат скалярные поля с бесспиновыми квантами - хиггсовские бозоны. Как считается, они возникли спустя мгновения после Большого взрыва и теперь заполняют всю Вселенную. Такие поля обладают наименьшей энергией при ненулевой величине - это и есть их устойчивое состояние.
Нередко пишут, что элементарные частицы обретают массу в результате торможения хиггсовским полем, но это чересчур механистическая аналогия. В теории электрослабого взаимодействия фигурируют четыре хиггсовских поля (каждое со своими квантами) и четыре векторных бозона - два нейтральных и два заряженных, которые сами по себе не имеют массы. Три бозона, оба заряженных и один нейтральный, поглощают по одному хиггсу и в результате обретают массу и способность переносить короткодействующие силы (их обозначают символами W + , W – и Z 0). Последний бозон ничего не поглощает и остается безмассовым - это фотон. «Съеденные» хиггсы ненаблюдаемы (физики их называют «духами»), в то время как их четвертый собрат должен наблюдаться при энергиях, достаточных для его рождения. В общем, это именно те процессы, которые ухитрился предсказать Андерсон.
Неуловимая частица
Первые серьезные попытки отловить бозон Хиггса были предприняты на рубеже ХХ и ХХI веков на Большом электронно-позитронном коллайдере (Large Electron-Positron Collider , LEP) в ЦЕРНе. Эти эксперименты стали воистину лебединой песней замечательной установки, на которой с беспрецедентной точностью были определены массы и времена жизни тяжелых векторных бозонов.
Стандартная модель позволяет предсказать каналы рождений и распадов хиггсовского бозона, но не дает возможности вычислить его массу (которая, к слову, возникает из его способности к самодействию). По самым общим оценкам, она не должна быть меньше 8–10 ГэВ и больше 1000 ГэВ. К началу сеансов на LEP большинство физиков полагало, что скорее всего диапазон составляет 100–250 ГэВ. Эксперименты LEP подняли нижний порог до 114,4 ГэВ. Многие специалисты считали и считают, что если бы этот ускоритель проработал дольше и процентов на десять увеличил энергию сталкивающихся пучков (что было технически возможно), бозон Хиггса удалось бы зарегистрировать. Однако руководство ЦЕРН не захотело отсрочить запуск Большого адронного коллайдера, который предстояло соорудить в этом же туннеле, и в конце 2000 года LEP был закрыт.
Загон для бозона
Многочисленные эксперименты один за другим исключали возможные диапазоны масс бозона Хиггса. На ускорителе LEP был установлен нижний порог - 114,4 ГэВ. На «Тэватроне» исключили массы, превышающие 150 ГэВ. Позднее диапазоны масс были уточнены до интервала 115–135 ГэВ, а в ЦЕРН на Большом адронном коллайдере сдвинули верхнюю границу до 130 ГэВ. Так что бозон Хиггса Стандартной модели, если он существует, замкнут в довольно узкие границы масс.
Следующие циклы поисков проводили на «Тэватроне» (на детекторах CDF и DZero) и на БАК. Как рассказал «ПМ» Дмитрий Денисов, один из руководителей коллаборации DZero, «Тэватрон» начал набирать статистику по хиггсам в 2007 году: «Хоть энергии и хватало, трудностей было немало. Столкновение электронов и позитронов - самый «чистый» способ отловить хиггс, ведь эти частицы не обладают внутренней структурой. Например, при аннигиляции высокоэнергетичной электронно-позитронной пары рождается Z 0 -бозон, который излучает хиггс без всякого фона (правда, в этом случае возможны реакции и погрязнее). Мы же сталкивали протоны и антипротоны, рыхлые частицы, состоящие из кварков и глюонов. Так что главная задача - выделить рождение хиггса на фоне множества похожих реакций. Аналогичная проблема существует и у команд БАК».
Следы невиданных зверей
Существует четыре основных способа (как говорят физики, канала) рождения бозона Хиггса.
Основной канал - это слияние глюонов (gg) при столкновении протонов и антипротонов, которые взаимодействуют посредством петель тяжелых топ-кварков.
Второй канал - это слияние виртуальных векторных бозонов WW или ZZ (WZ), излучаемых и поглощаемых кварками.
Третий канал рождения бозона Хиггса - это так называемое ассоциативное рождение (совместно с W- или Z-бозоном). Этот процесс иногда называют Higgsstrahlung (по аналогии с немецким термином bremsstrahlung - тормозное излучение).
И наконец, четвертый - слияние топ-кварка и антикварка (ассоциативное рождение совместно с топ-кварками, tt) из двух топ-кварк-антикварковых пар, порожденных глюонами.
«В декабре 2011 года с БАК пришли новые сообщения, - продолжает Дмитрий Денисов. - Там искали распады хиггса либо на top -кварк и его антикварк, которые аннигилируют и превращаются в пару гамма-квантов, либо на два Z 0 -бозона, каждый из которых распадается на электрон и позитрон или мюон и антимюон. Полученные данные позволяют предположить, что бозон Хиггса тянет примерно на 124–126 ГэВ, но для окончательных выводов этого недостаточно. Сейчас и наши коллаборации, и физики в ЦЕРН продолжают анализировать результаты экспериментов. Не исключено, что мы и они скоро придем к новым выводам, которые 4 марта будут представлены на международной конференции в Итальянских Альпах, и я предчувствую, что скучать там не придется».
Бозон Хиггса и конец света
Итак, в этом году можно ожидать либо открытия бозона Хиггса Стандартной модели, либо его, так сказать, аннулирования. Разумеется, второй вариант создаст потребность в новых физических моделях, но это же может произойти и в первом случае! Во всяком случае так считает один из самых авторитетных специалистов в этой области, профессор лондонского Королевского колледжа Джон Эллис. По его мнению, открытие «легкого» (не массивней 130 ГэВ) бозона Хиггса создаст неприятную проблему для космологии. Оно будет означать, что наша Вселенная нестабильна и когда-нибудь (возможно, даже в любой момент) перейдет в новое состояние с меньшей энергией. Тогда случится конец света - в самом полном значении этого слова. Остается надеяться, что либо бозон Хиггса не найдут, либо Эллис ошибается, либо Мироздание малость повременит с самоубийством.
B-ЧАСТИЦА
см. Бета-частица.
Медицинские термины. 2012
Смотрите еще толкования, синонимы, значения слова и что такое B-ЧАСТИЦА в русском языке в словарях, энциклопедиях и справочниках:
- ЧАСТИЦА
или молекула — см. Химия, … - ЧАСТИЦА в Энциклопедическом словаре:
1, -ы, ж. 1. Небольшая часть, степень, количество чего-н. Мельчайшая ч. Ч. таланта. 2. То же, что элементарная час-типа (спец.). … - ЧАСТИЦА в Энциклопедии Брокгауза и Ефрона:
или молекула? см. Химия, … - ЧАСТИЦА в Полной акцентуированной парадигме по Зализняку:
части"ца, части"цы, части"цы, части"ц, части"це, части"цам, части"цу, части"цы, части"цей, части"цею, части"цами, части"це, … - ЧАСТИЦА в Тезаурусе русской деловой лексики:
Syn: искра, крупинка, … - ЧАСТИЦА в Тезаурусе русского языка:
Syn: искра, крупинка, … - ЧАСТИЦА в словаре Синонимов русского языка:
Syn: искра, крупинка, … - ЧАСТИЦА в Новом толково-словообразовательном словаре русского языка Ефремовой:
1. ж. 1) а) Небольшая часть, маленькая доля чего-л. целого. б) перен. Небольшая степень, небольшое количество; крупица. 2) Простейшая, элементарная … - ЧАСТИЦА в Полном орфографическом словаре русского языка:
частица, -ы, тв. … - ЧАСТИЦА в Орфографическом словаре:
част`ица, -ы, тв. … - ЧАСТИЦА в Словаре русского языка Ожегова:
1 небольшая часть, степень, количество чего-нибудь Мельчайшая ч. Ч. таланта. частица 2 В грамматике: служебное слово, участвующее в образовании форм … - ЧАСТИЦА в Словаре Даля:
(abbreviation) частица (часть … - ЧАСТИЦА в Толковом словаре русского языка Ушакова:
частицы, ж. 1. Маленькая доля, часть чего-н. Мельчайшая частица пыли. Я готова сию минуту лишиться детей, имения и всего, что … - ЧАСТИЦА в Толковом словаре Ефремовой:
частица 1. ж. 1) а) Небольшая часть, маленькая доля чего-л. целого. б) перен. Небольшая степень, небольшое количество; крупица. 2) Простейшая, … - ЧАСТИЦА в Новом словаре русского языка Ефремовой:
I ж. 1. Небольшая часть, маленькая доля чего-либо целого. отт. перен. Небольшая степень, небольшое количество; крупица. 2. Простейшая, элементарная часть … - ЧАСТИЦА в Большом современном толковом словаре русского языка:
I ж. 1. Небольшая часть, доля чего-либо целого. 2. Небольшое количество чего-либо; крупица. II ж. 1. Простейшая, элементарная часть в … - ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
частицы. Введение. Э. ч. в точном значении этого термина - первичные, далее неразложимые частицы, из которых, по предположению, … - УСКОРИТЕЛИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
заряженных частиц - устройства для получения заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер, ионов) больших энергий. Ускорение производится с помощью электрического … - КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
теория поля. Квантовая теория поля - квантовая теория систем с бесконечным числом степеней свободы (полей физических).К. т. п., … - КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
механика волновая механика, теория устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (элементарных частиц, атомов, молекул, атомных ядер) и их систем … - АНТИЧАСТИЦЫ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
группа элементарных частиц, имеющих те же значения масс и прочих физических характеристик, что и их "двойники" - частицы, но … - АЛЬФА-РАСПАД в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
(a-распад), испускание альфа-частиц атомными ядрами в процессе самопроизвольного (спонтанного) радиоактивного распада (см. Радиоактивность) . При А.-р. из радиоактивного ("материнского") … - АВТОФАЗИРОВКА в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
явление, обеспечивающее ускорение электронов, протонов, альфа-частиц, многозарядных ионов до высоких энергий (от нескольких Мэв до сотен Гэв) в большинстве … - ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ
- ФРАНЦЕНСБАД в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
(Franzensbad или Kaiser-Franzensbad) — известный австрийский курорт в Чехии, в 41/2 км от города Эгера, на высоте 450 м над … - ФАРФОР в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
(произв.). — Ф. относится к отделу керамических изделий (см. Гончарное производство) с непроницаемым для жидкостей черепом; от каменных изделий (gr?s) … - ТАБЛИЦЫ ФИЗИЧЕСКИЕ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
Физическими Т. называется свод численных данных, характеризующих физические свойства различных веществ. В таких Т. помещают обыкновенно те данные, которые могут … - ТАБЛИЦЫ ДЛЯ ПЕРЕВОДА МЕТРИЧЕСКИХ ДЕСЯТИЧНЫХ МЕР В РУССКИЕ И РУССКИХ - В МЕТРИЧЕСКИЕ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
В Энциклопедическом Словаре принято употребление вообще десятичных мер, система которых по простоте своей обещает скоро сделаться международной. Основной единицей ее … - СТАЧКИ РАБОЧИХ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
I В тесном смысле С. называется совместное прекращение работы на предпринимателя, с целью достижения от него более выгодных для рабочих … - СПИРТОМЕТРИЯ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
С. или алкоголиметрией называется совокупность методов, служащих для определения количества алкоголя (безводного спирта, этилового спирта) в разного рода спиртовых жидкостях, … - СПИРТ, ПРОИЗВОДСТВО И ПОТРЕБЛЕНИЕ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
Производство С. в России возникло некоторое время спустя после того, как он был открыт и распространился в Западной Европе, т. … - СЕРА, ХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона.
- СВЕКЛОВИЦА САХАРНАЯ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
(сельскохоз.) — Значение С. для полевой культуры и народного хозяйства. — Места разведения сахарной С. в России. — Размеры посевов … - САНИТАРНЫЕ УСЛОВИЯ В ГОРНОМ ДЕЛЕ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
\[Статья эта помещается здесь как дополнение к статьям Горнорабочие, Горная полиция и Горное дело.\]. — Число рабочих, занимающихся добыванием из … - РЫБИНСК в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
уездный город Ярославской губернии, на реке Волге, при впадении в нее реки Черемхи. Против города в Волгу впадает река Шексна. … - РОССИЯ. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ОТДЕЛ: СТРАХОВАНИЕ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
1) Общий обзор. В настоящее время в Р. действуют следующие формы страховых организаций: 1) правительственные учреждения, 2) земские учреждения, 3) … - РОССИЯ. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ОТДЕЛ: ПУТИ СООБЩЕНИЯ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
I I. Первые исторические сведения, заставляющие предполагать некоторую организацию дорожного дела в Р., относятся к XVII в. и указывают на … - РОЖДАЕМОСТЬ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
или плодовитость населения — отношение числа рождений к числу жителей в данное время, на данной территории. Из стран, о которых … - РЕАЛЬНЫЕ УЧИЛИЩА в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
Первоначальная история Р. училищ на Западе тесно связана с историей реального образования в Германии первым пустил в ход название Realschule … - РАСЫ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
или породы человечества. — Существование между людьми физических различий или разделение человечества на отдельные породы сознается более или менее всеми … - РАСХОДЫ ГОРОДСКИЕ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
По городовому положению 1892 г. на средства городского поселения относятся следующие предметы Р.: содержание городского общественного управления и производство пенсий … - ПШЕНИЦА В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ И ЭКОНОМИКЕ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона.
- ОРГАНИЗАЦИЯ ВОЙСК в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
Основные начала О. войска определяются его назначением: быть вооруженной силой государства. С внешней стороны связь войска с государством выражается верховенством … - ОКЛАДЫ ДЕНЕЖНЫЕ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
1) по военному ведомству — имеют, как и О. по морскому ведомству, различное значение, с одной стороны для офицеров и … - МОСКОВСКО-ЯРОСЛАВСКО-АРХАНГЕЛЬСКАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
началом этой, теперь значительной сети железнодорожных линий послужила существовавшая еще до издания устава общества М.-Ярославской жел. дор. линия Москва - … - МОСКОВСКО-КУРСКАЯ, МОСКОВСКО-НИЖЕГОРОДСКАЯ И МУРОМСКАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
казенная; управление в Москве. Состоит из линий: М.-Курской 503 в., М.-Нижегородской 410 в. и Муромской 107 в., всего 1020 в. … - МАРИИНСКАЯ СИСТЕМА в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
I важнейший из водных путей, соединяющих реку Волгу с С.-Петербургским портом. Основные части системы: река Шексна, Белоозеро, река Ковжа (Каспийского …
Загрузка...
