Установлено, что существуют преобразования системы отсчета не приводящие к изменению вида физических законов. Так, например, параллельный перенос системы отсчета относительно оси времени. Это преобразование связано с однородностью времени и из него вытекает закон сохранения энергии.
Существуют другие: параллельный перенос относительно пространственной оси, отражающая однородность пространства, из него вытекает закон сохранения импульса.
Поворот системы отсчета не меняет вида системы, физического закона, связан с изотропностью пространственной оси, отражает однородность пространства. Из него вытекает закон сохранения импульса.
Законы сохранения в природе связаны с преобразованиями системы отсчета (такими преобразованиями), которые не меняют вида физических законов.
К числу преобразований, не меняющих вида физических законов, относится зеркальная симметрия. При зеркальном преобразовании, правовинтовая система заменяется на левовинтовую систему. Следовательно, закону преобразования должен соответствовать какой-то закон сохранения. Этот закон сохранения называется законом сохранения четности. Этот закон отражает квантовые свойства.
Волновые функции частиц можно разделить на четные и нечетные. Если волновая функция не четная, то частичке приписывается квантовое число – 1. Четность квантовой частицы в изолированной системе сохраняется. Если система состоит из нескольких частиц, то четность системы определяется как произведение нечетности частиц входящих в систему.
Из физического смысла волновой функции вытекает, что квадрат модуля определяет вероятность нахождения частицы в данной области в данный момент времени.
Если волновая функция четная или нечетная, то квадрат модуля будет одинаковым при замене знаков координат частицы. А это и есть явление зеркальной симметрии. Следовательно, вероятность вылета одинаковая.
Это означает, что если нуклоны повернуть вокруг собственной оси, то на ядерном взаимодействии между ними ничего не изменится. А это означает, что ядерное взаимодействие обладает свойством симметрии. Аналогичными свойствами обладают электромагнитные и гравитационные (переносчиком является частица гравитон) взаимодействия.
До 1955 года полагали, что и слабые взаимодействия так же обладают свойствами симметричности. Однако в 1975 году был проведен опыт, в котором ядро кобальта ориентировалось во внешнее магнитное поле. В направлении спина электронов вылетает больше, т.е. явление не симметричное. Т.е. для слабых взаимодействий закон сохранения четности не сохраняется.
Лекция№9
Элементарные частицы.
Элементарные частицы – это частицы, структуру которых нельзя представить из других частиц. Известно более 400 элементарных частиц в настоящее время, поэтому существует проблема их классификации. Элементарные частицы подразделяют на фатоны, барионы, странные частицы.
Изотопические спины.
Частицы могут различаться только значениями электрического заряда. Например, протон и нейтрон.
Масса покоя одинаковая у них.
Эти частицы называют Зарядовым мультиплетом.
Для характеристики такого рода частиц вводится понятие ИЗОТОПИЧЕСКОГО СПИНА.
- изотопический спин
- число частиц в мультиплете
Например:
для протона и нейтрона
В воображаемом изотопическом пространстве существует одна частица – нуклона.
В зависимости от проекции изотопического спина у нас может быть протон либо нейтрон.
Для мезона изотопический спин равен 1.
Если , то это соответствует
Если , то это соответствует
Если , то это соответствует
Таким образом, изотопический спин является одной из характеристик элементарных частиц. Сохраняется в силу взаимодействия.
Лекция №9
Элементарные частицы
План лекции
96.1 Фундаментальные взаимодействия
96.2 Частицы и античастицы
96.3 Теория большого взрыва. Связь микро- и макромира
96.4 Классификация элементарных частиц
96.5 Кварки
96.6 Суперобъединение
Еще, быть может, каждый атом –
Вселенная, где сто планет;
Там все, что здесь в объеме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.
В.Я.Брюсов