4.3.3. Изотопический спин

О н указывает на мультиплетность данного класса частиц

одна частица в группе

две частицы в группе

три частицы в группе М – мультиплексность

Выполняется соотношение

а) электрон − М = 1;

б) нуклон может существовать в виде нейтрона и протона. Тогда

М = 2

I =

-мезон  ⁺, ^- , ⁰

М = 3

I = 1

После того, как были введены данные условные величины Гелл Манн и Нишиджима получили соотношение, которое связывало основные характеристики элементарных частиц: q, ее изотопический спин и барионный заряд

(1)

Данное соотношение выполняется во всех известных ядерных реакциях.

Однако в 1949 году в космических лучах были обнаружены частицы с m = 1000m_е, которые распадались на мюоны и нейтрино. Частицы назвали К-мезоны (каоны). Оказалось, что существуют К⁺, К⁰ и К^- - каоны.

Реакции были обнаружены в космических лучах, а позже в ускорителях.

Оказалось, что в этих реакциях не выполняется (1), поэтому ввели новую характеристику элементарной частицы, которую назвали странность.

Для всех частиц, не участвующих в реакциях типа распада К-онов S = 0.

Тогда уравнение (1) запишется в виде

(2)

Соотношение (2) выполняется для всех известных элементарных частиц.

Взаимодействия с участием странных частиц были названными слабыми.

сек

Каждое из квантовых чисел, характеризующих элементарную частицу при ядерных реакциях сохраняется. Поэтому существуют соответствующие законы сохранения.

Задания к теме

Задание 12

В осушествлении ядерной реакции участвует…

*1) α-частица; 2) протон; 3) нейтрон; 4) электрон.

Задание 13

При бомбардировке протонами ядер лития ⁷₃Li образуется α-частица. Вторым продуктом реакции является…

*1) α-частица; 2) протон; 3) 2 протона; 4) нейтрон; 5) 2 нейтрона.

Задание 14

При бомбардировке протонами ядер изотопа азота ¹⁴₇N нейтронами образуется изотоп углерода ¹¹₆С. Еще в ядерной реакции образуется…

*1) α-частица; 2) нейтрон; 3) 2 нейтрона; 4) протон; 5) 2 протона.

Задание 15

Два ядра гелия слились в одно, при этом был излучен протон. В результате этой реакции образовалось ядро . . .

*1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5) .

Задание 16

При бомбардировке ядер изотопа азота нейтронами образуется изотоп бора . Ещё в этой ядерной реакции образуется

*1) α-частица; 2) нейтрон; 3) 2 нейтрона; 4) протон; 5) 2 протона.

Задание 17

Произошло столкновние -частицы с ядром берилия . В результате образовался нейтрон и изотоп …

1) ; 2) ; 3) ; *4) ; 5) .

Задание 18

На рисунке показана кварковая диаграмма распада -гиперона.

Э та диаграмма соответствует реакции …

*1) 2) ;

3) ; 4) .

Задание 19

Взаимодействие - мезона с протоном в водородной пузырьковой камере идёт по схеме

Если спин π – мезона S_π = 0, то характеристиками K⁰ – мезона будут..

*1) q = 0; S = 0; 2) q > 0; S = 0; 3) q = 0; S = 1/2; 4)q > 0; S = 1/2.

Задание 20

На рисунке показана фотография взаимодействия K⁰-мезона с протоном в водородной пузырьковой камере, которое идет по схеме

Е сли спин π-мезона S_π= 0, то спин -гиперона

*1) ; 2) ; 3) .

Задание 21

На рисунке показана кварковая диаграмма распада K⁺-мезона.

Э та диаграмма соответствует реакции. . .

*1) ; 2) ; 3) ; 4) .

Задание 22

Взаимодействие  - мезона с протоном в водородной пузырьковой камере c образованием неизвестной частицы Х идёт по схеме

Е сли спин -мезона S_ = 0, то заряд и спин частицы Х равны …

*1) ; 2) ; 3) ; 4) .

Задание 23

Н а рисунке показана кварковая диаграмма захвата нуклоном μ^-мезона

Диаграмма соответствует реакции…

*1) ; 2) ; 3) ; 4)

Задание 24

Н а рисунке показана фотография взаимодействия π^ -мезона с протоном в водородной пузырьковой камере, которое идет по схеме

Если спин -мезона S = 0, то спин частицы Х будет равен …

*1) ;

2) ;

3) .

Задание 25

На рисунке показана кварковая диаграмма β^ распада нуклона

Д иаграмма соответствует реакции …

*1) ; 2) ; 3) ;

4) .

Задание 26

Нуклоны в ядре взаимодействуют посредством обмена виртуальными частицами. Процесс их образования соответствует схеме …

*1) ; 2) ; 3) ; 4) .

Задание 27

Законом сохранения спинового момента импульса запрещена реакция. . .

*1) ; 2) ; 3) ;

4) .

Задание 28

Реакция не может идти из-за нарушения закона сохранения . . .

*1)Электрического заряда;

2)Лептонного заряда;

3)Барионного заряда;

4)Спинового момента импульса.

Задание 29

Установить соответствие процес-сов взаимопрев-раще-ния частиц:

1	β^- распад	А
2	β^+ распад	Б
3	K - захват	В
4	аннигиляция	Г
		Д

*1) 1-Г, 2-Б, 3-В, 4-А; 2) 1-Б, 2-В, 3-А, 4-Д;

3) 1-А, 2-Б, 3-Г, 4-Д; 4) 1-Б, 2-Г, 3-А, 4-Д.

Задание 30

Законом сохранения барионного заряда запрещена реакция…

^*1) ; 2) ;

3) ; 4) .

Задание 31

Законом сохранения лептонного заряда запрещена реакция…

*1) ; 2) ;

3) ; 4) .

Задание 32

Законом сохранения электрического заряда запрещена реакция…

*1) ; 2) ;

3) ; 4) .

Задание 33

Реакция не может идти из-за нарушения закона сохранения…

*1) лептонного заряда; 2) спинового момента импульса;

3) электрического заряда; 3) барионного заряда.

Задание 34

Реакция распада электрона по схеме невозможна вследствии невыполнения закона сохранения …

*1) электрического заряда; 2) лептонного заряда; 3) энергии.

Задание 35

Нестабильная частица движется со скоростью 0,6·с. (с  скорость света в вакууме). Тогда время её жизни . . .

^*1) Увеличивается на 25%; 2) уменьшается на 10%;

3) уменьшается на 20%; 4) увеличивается на 10%.

Задание 36

В процессе сильного взаимодействия не принимают участие . .

*1) фотоны; 2) нейтроны; 3) протоны.

Задание 37

В процессе сильного взаимодействия принимают участие. . .

*1)протоны; 2) фотоны; 3) электроны.

Задание 38

В процессе сильного взаимодействия принимают участие…

*1) нуклоны; 2) электроны; 3) фотоны.

Задание 39

Позитрон является античастицей по отношению к…

*1) электрону; 2) нейтрону; 3) протону; 4) нейтрино.

Задание 40

В гравитационном взаимодействии принимают участие…

*1) все элементарные частицы;

2) Только частицы, имеющие нулевую массу покоя;

3) Только нуклоны.

Задание 41

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Ядерные силы притяжения действуют между парами частиц …

*1) Протон-протон, протон-нейтрон, нейтрон-нейтрон;

2) Только протон-протон;

3) Протон-протон, нейтрон-нейтрон;

4) Протон-протон, протон-нейтрон;

5) Протон-нейтрон, нейтрон-нейтрон;

6) Только нейтрон-нейтрон.

Задание 42

Укажите квантовую схему, соответствуюшую гравитационному взаимодействию

* 1); 2); 3).

Задание 43

У кажите квантовую схему, соответствуюшую гравитационному взаимодействию

*1); 2); 3).

Задание 44

Взаимодействие, в котором принимают участие все элементарные частицы, является …

*1) гравитационным; 2) сильным; 3) слабым;4) электромагнитным.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Савельев, И. В. Курс физики т.3 [Текст]: учеб. пособие / И. В. Савельев; СПб.: Изд. «Лань», 2006. 320 c.

2. Ландсберг, Г. С. Оптика [Текст]: учеб. Пособие для вузов / Г. С. Ландсберг; М.: Физматлит, 2006. 928 с.

3. Трофимова, Т. И. Курс физики [Текст]: учеб. пособие / Т. И. Трофимова; М.: Высш. шк., 2003. 542 с.: ил.

4. Детлаф, А. А. Курс физики [Текст]: учеб. пособие / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский; М.: Наука, 2001. 718 с.

69