Світ елементарних частинок у поняттях симетрії

г) n + К+→ Σ+ + Ξ0 ;   д) p + γ → Σ- + К0 ;    е) p + γ → Σ- + Λ0 .

34. При поглинанні від’ємного піона ( в стані спокою) протоном має місце реакція π- + p → π0 + π + γ. Перевірити в цій реакції виконання закону збереження ізотопічного спіну I і проекції І3 ізотопічного спіну.

35. Що дістанемо в результаті застосування операції зарядового спряження до таких процесів:  а) π0 → 2 γ ;  б) Σ+ → p + π0 ; в) Ω- → Λ0 + К- ?

36. При захопленні υμ протоном виникає нейтрон і позитивний мюон: p + ΰμ  → n + µ+. Чи означає це, що розпад n → p + µ- + υμ дозволений? Чому ці два розпади ніколи не спостерігаються?

37.При заданому  напрямі струму північний полюс магнітної стрілки повертає  вліво (дослід Ерстеда). В дзеркалі стрілка компаса при незмінному напрямі струму відхилюється вправо. Виходить, картина в дзеркалі відображає процес, якого нема в природі. В чому справа?

38.Тіло падає з висоти h і в кінці падіння має значення швидкості  ,  де g – модуль прискорення тіл у вільному падінні. Якщо тіло кинули зі швидкістю v  вертикально вгору, воно підніметься на висоту h. Яка закономірність простору-часу тут знаходить свій вияв?

39.Що являє собою обернена в часі реакція захоплення нейтрона протоном з утворенням дейтрона d й випроміненням γ –кванта?

40. Яка  реакція  вийде  в  результаті   застосування  операції  СР  до  реакції  p + К-→ Σ0 + π+ + π- ? Якщо нова реакція можлива, то чи спостерігатиметься вона справді?

41. Яка  буде  реакція  в  результаті   застосування  операції  СРТ  до  реакції  p + µ- → n + vµ ?  Чи може ця нова реакція відбуватись у природі?

42.У якому напрямі прискорюється тіло з від’ємною масою, якщо на нього подіє якась сила?

43.Від якогось небесного об’єкта ( це може бути зоря чи окрема галактика) до нас прилітають антинейтрино. Що можна сказати про матеріальний склад цього об’єкта?

44.Піони  π+ і π – проникають в атомне ядро й викликають його перетворення. Яка з цих частинок повинна мати для проникнення в ядро більшу кінетичну енергію?  Чому?

45.Відклавши вздовж горизонтальної осі значення проекції ізоспіну І3, а вздовж осі ординат – значення дивності S, побудуйте діаграму для частинок мезонного октету. Необхідні значення характеристик взяти із табл. 1.

46.Уявимо собі, що десь в атмосфері утворився вільний кварк. Чи може він вступити в реакцію з іншими частинками і зникнути як вільна частинка?

Відповіді до задач і запитань розділу IV

та вказівки до їх розв’язання

1.Крім первинного, існує вторинне космічне випромінювання. Нижче 20 км усі космічні промені вторинні.

2.Бо час життя піонів на два порядки менший, ніж у мюонів, а швидкості їх рівні.

3.Час малий, а t = l/c ~ 8 • 10-17 с, де с – модуль швидкості світла у вакуумі, тому значення t незначне.

4.Дією електричних сил, що змінюють загальну енергію Е, а отже, масу mp ~ Ε /c2. Якби електричне поле виключити, то mp і mn були б рівні.

5.Ні. Вони народжуються при взаємодії.

6.Сприяючу цьому процесу.

7.З тритію утворюється ізотоп гелію з двома протонами ( у тритію один), тому більша частина енергії перетворення іде на долання сили відштовхування протонів. На енергію саме електрона, що вилітає, залишається її помітно менше порівняно з енергією перетворення вільного нейтрона. Відповідно до теорії час розпаду обернено пропорційний п’ятому степеню енергії частинки, що вилітає. Тому вільний нейтрон у ядрі тритію стабільніший, ніж вільний.

8.У вакуумі фотон γ- випромінювання сам по собі ніколи не перетворюється на пару частинок, бо це не радіоактивний розпад речовини. Він є наслідком впливу сильного швидкозамінного поля на фотон γ- випромінювання  під час пролітання поблизу атомного ядра.

9.141,7 МеВ.

10.1877,6 МеВ; піони, протони.

11.119 МеВ.

12.110 МеВ.

13.Розпад відбувся б у десятки мільярдів разів швидше. Вільний нейтрон існував би не 16 хв., а 10-17 с.

14.119,3 МеВ.

15.Або в протилежних напрямах (два γ-кванти), або під кутом 1200 один до другого (три кванти). Це наслідок закону збереження імпульсу.

16.γ=0, бо спін кожного фотона дорівнює 1, а вони в наведеній реакції компенсують один одного (розлітаються в протилежні боки).

17.p + p → p + p + p +  . Вказівка. Врахувати закон збереження баріонного заряда.

18.Тоді, як вступає в реакцію з антибаріоном. У цьому разі до і після реакції баріонний заряд В = 0.

19. У другій.

20. Не існує.

21. а) S : 0 + 0 → ( -1) + 1                            б) Ні. Заборонена законом 

так;

В : +1 + ( -1) = 1 + ( -1)                             збереження дивності. 

 

22.Реакція а) можлива, бо баланс дивності  витримано, а реакція  б) не можлива з тих самих міркувань.

23. а) ні;  б) так.

24. Ні, не може, бо зникнув би один від’ємний електричний заряд.

25.Електричного заряду.

26.Нейтрино ve . Це випливає  з закону збереження лептонного заряду L: 

0 = 0 + 2 (-1) + 2 ( +1).

27. Ні. Електронне і мюонне нейтрино ( також їх античастинки) не тотожні.

28. Дозволені  а)  і  в),  не  дозволені  б)  і  г).  У розпаді  г)  порушується закон збереження маси-енергії.

29.Реакція  б), де порушено закон збереження лептонних  ( Le, Lµ ) зарядів, і реакція  в) з тієї ж причини.

30. Два перші так, третій ні ( порушення балансу Lµ ).

31. Ні: тут зберігається дивність і баріонний та електричний заряди, але вона заборонена законом збереження маси-енергії. Справа маса більша, ніж зліва.

32. Розпад Σ+→Λ0 + e- + ve здійснюється завдяки слабким взаємодіям (присутність лептонів).

33.Дозволені реакції  в) і г). Інші заборонені.

34.I : 1 +1/2 = 1+1/2;  I3 : -1+1/2 =0-1/2. 

35. Матимемо:  а) π0 → 2γ,    б)  →   + π0 ,    в)   →  + К-.

36. Ні. В обох реакціях порушується закон збереження енергії.

37. Замінивши стрілку компаса коловим струмом, упевнимося, що при відбитті в дзеркалі зміниться напрям струму. Відтак північний полюс стрілки збереже той самий напрям, що й сам  об’єкт.

38. Симетрія відносно обернення часу.

39. Це буде така реакція: d + γ → p + n.

40. Матиме місце така реакція:   + π- + π+ →   + К+. Реакція можлива, але рідкісна, бо зіткнення трьох частинок менш ймовірне, ніж зіткнення двох.

41. Врахувавши те, що при дзеркальному відбитті напрями полярних векторів, зокрема імпульсу частинки, не замінюються (вектори паралельні до площини дзеркала), а аксіальні вектори змінюють свій напрям на протилежний, змінивши частинки античастинками, матимемо   + µ+ → n+ +  . Тут також враховано, що vµ -лівосторонній гвинт. Нова реакція можлива.

42. У протилежному діючій силі напрямі.

43.Цей об’єкт утворений з антиречовини.

44. π+. Надлишок енергії іде на здолання кулонівського відштовхування позитивно зарядженого ядра.

45. Див. рис. 112.

46. Ні дробове число в сумі з цілим, що представляє не кваркову частинку, дає дробове,  тобто знову кварк.