Взаимодействие частиц и излучений с веществом

ЧТО ВЗАИМОДЕЙСТВУЕТ?

1. тяжелые заряженные частицы (m, π, p, d, a и т.д.);

2. электроны и позитроны (e-, e+);

3. g-квантов;

4. нейтральных частиц (n, n).

Частицы стандартной модели : кварки, лептоны, калибровочные бозоны

КВАРКИ

Тип кварка.	Масса токового кварка. Мэв/с^2	Масса  кварка в составе адрона. Мэв/с^2
u	1 - 5	330
d	3 - 7	330
s	95+25	510
c	1250+100	1800
b	4100-4900	5000
t	174000+3000	180000

  

1 поколение (u,d)	2 поколение (c,s)	3 поколение (t,b)

   Кварки (u,c,t) имеют электрический заряд Q = +2/3e , (d,s,b) имеют электрический заряд   Q = -1/3e , где е – абсолютная величина заряда электрона.

Лептоны

Тип лептона.	Масса лептона Мэв/с^2
е	0.51
μ	105.6
τ	1777
e	< 5∙10^-6
νμ	< 0.17
ντ	< 24

3 Семейства (поколения).

1 поколение ,e	2 поколение ,	3 поколение ,

Кварковая структура адронов. Барионы (B = 1, L = 0)

Мезоны (B = 0, L = 0)

    Адроны состоят из кварков . Они участвуют во всех видах взаимодействий. Адроны подразделяются на барионы, имеющие барионный заряд B = 1, и мезоны, для которых B = 0. Барионы состоят из трех кварков. Мезоны - из кварка и антикварка. Барионы являются фермионами (имеют полуцелый спин), мезоны являются бозонами (имеют нулевой или целочисленный спин). Адроны также характеризуются квантовыми числами s (странность), c (очарование), b (красота), t (истина), изоспином I и его третьей проекцией I3.     Мезоны и барионы можно образовать из кварков различных типов, составляя их различные комбинации. Например

⁺(u), ^-(d), (s), p(uud), ⁺⁺(uuu), () и т.д.

При этом одному и тому же кварковому составу могут соответствовать различные состояния, отличающиеся ориентациями спинов и изоспинов кварков. Например

uud	p	J^P(I) = 1/2^+(1/2)
uud	^+	J^P(I) = 3/2^+(3/2)
uud	N^+(1520)	J^P(I) = 3/2^-(1/2)

Фундаментальные взаимодействия

Взаимо- действие	На какие частицы действует	Калибровоч- ные бозоны	Радиус действия	Константа взаимодействия	Характерное время жизни, с	Характерное сечение, мб
Сильное	Все цветные частицы	8 глюонов, спин J = 1, безмассовые	1Фм = 1/mπ	1	10^-23  Δ → Nπ	10 πp → πp
Электро- магнитное	Все электрически заряженные частицы	Фотон, спин J = 1, безмассовый.	∞	(1/137)^1/2	10^-20 -10^-16  π^0 → 2 ^0 →	10^-3 p → pπ^0
Слабое	Кварки, лептоны, электрослабые калибровочные бозоны	W^+,W^-, Z, спин J = 1, m(W^±) = 80Гэв, m(Z) =91Гэв.	10^-2Фм = 1/mW	10^-6	>10^-12  ^- → n^- π^- → μ^-μ	10^-14 p → p νp → μ^-pπ^+
Гравитаци- онное	Все массивные частицы	Гравитон, спин J = 2, безмассовый	∞	10^-38	–	–

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

Взаимодействие тяжелых заряженных частиц со средой

Взаимодействие легких заряженных частиц со средой

Взаимодействие гамма-квантов со средой

Электронно-фотонные каскады

Взаимодействие нейтронов с веществом (упругое и неупругое рассеяние, захват нейтрона с последующим излучением фотонов /радиационный захват/, захват с испусканием заряженных частиц, деление ядер)

Процесс прохождения частицы через вещество рассматривается также с точки зрения параметра ЛПЭ – линейные потери энергии.