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能以真空脂肪测定仪速运动

作者: 添加时间:2016-11-12 14:52:59 浏览:

粒子可以按自旋量子数J的取值分为两类:J=0,1,2,.,时是玻色子;J=1/2,3/2,5/2,.,时是费米子.粒子自旋角动量在运动方向的投影称为粒子的螺旋度.量子力学规律普遍给出,自旋量子数为J的粒子的螺旋度可以取J,J-1,.,-J+1,-J,共2J+1个值.如果换成在另一个沿粒子运动方向以比粒子更高的,并且其螺旋度只能取J和-J两个值.由于不脂肪测定仪可能通过换一个新的 1  1第六章 粒子世界  6 参考系统来观察而得到粒子的螺旋度改变符号,这两个螺旋度状态实际上是互相独立的.  电子、质子、中子、中微子的自旋都是1/2,其中电子、质子、中子都有两个螺旋度.中微子的静止质量如果是零,实际上螺旋度只有-1/2一个值.  光子、W粒子、Z粒子的自旋都是1,其中W粒子、Z粒子都有三个螺旋度.光子的静止质量是零,螺旋度只有1和-1两个值.π介子的自旋为零,当然只有一个螺旋度.  

现在已经发现的粒子中具有的最大的自旋量子数为11/2,这个粒子符号为Δ(2430),质量为2300~2500MeV,宽度为3000~5000MeV,它有4种带 0 电状态Δ++、Δ+、Δ、Δ-,是一个不稳定粒子,衰变时有5%~15%衰变到一个核子和一个 π介子. 重子数   电子是最轻的带一个单位负电荷的稳定粒子,质子则是带一个单位正电荷的稳定粒子.  电荷守恒要求电子如果能衰变的话,这个单位负电荷不能消失,必须转移到衰变后产生的某个粒子上去,但是电子本身已经是带一个单位负电荷的最轻的粒子,这样电荷守恒实际上决定了电子不能衰变,决定了电子的稳定性.  正电子发现后,就提出了一个理论问题:质子并不是带一个单位正电荷的最轻的粒子,为什么质子不能衰变为一个正电子和一个光子.质子的稳定性可以用存在一个新的守恒量来解释,这个守恒量称为重子数.规定质子的重子数为1,但光子和正电子的重子数为0,质子是重子数为1的最轻的粒子,重子数守恒决定了质子不能衰变,决定了质子的稳定性. 中子的重子数也是1.在中子衰变成一个质子、一个电子和一个反中微子的过程中,电荷是守恒的,重子数也是守恒的.中子不带电,是一种中性粒子,但中子的重子数是1,这表明它不是纯中性粒子.中子的反粒子是反中子,反中子也不带电,自旋量子数也是1/2,但反中子的重子数是-1,重子数把中子和反中子区分开了. 同位旋   质子和中子的质量相近 m(p)=(938.272000±0.000004)MeV,m(n)=(939.565333±0.000004)MeV,自旋都是1/2,重子数都是1,它们参与强相互作用时,耦合常数相近,行为也相近.它们的差别主要表现

为所带的电荷不同,从而电磁相互作用性质不 §6. 7 6 微观粒子的主要普遍内禀属性  111 同.它们质量的微小差别也可以归之于是与电荷不同有关的. 0   这种情况在 π+、π和 π介子之间也可以明显地看到,它们的质量相近m(π±)=(139.57018±0.000035)MeV, 0 m(π)=(134.9766±0.00006)MeV,自旋都是0,重子数都是0,它们的强相互作用性质相近.后来发现这个分族相似的特性是能够直接参与强相互作用的粒子所具有的普遍特性.  德国物理学家海森伯提出,由于质子和中子如此相似,我们可以把它描写为一种粒子,即核子N的两个不同的带电状态.这就引进了 “同位旋”的概念;并且在强相互作用中,同位旋守恒.   “同位旋”是指在某种抽象空间中的 “角动量 ”,在概念上与 “自旋 ” 的概念相似,只是它们隶属于不同的空间.同位旋和自旋有极大的相似性,它们的数学结构完全相同,同位旋守恒的数学表述也和角动量守恒的数学表述相同.它们的不同在于,自旋作为角动量,与普通3维空间中在旋转下的行为有关,因此说自旋在某一特定方向的投影时,是指普通3维空间中的某个特定方向.在现实3维空间来看,这特定方向的选取并不固定,它可以是粒子的运动方向,也可以是空间外磁场的方向,还可以是别的方法确定的某个具体方向.然而,同位旋守恒定律的存在表示这抽象的同位旋空间尽管抽象,仍具有现实的物理意义.当说同位旋在第三轴上的投影时,它的值和粒子所带电荷有关.  在任何相互作用下角动量是守恒的,在强相互作用下同位旋是守恒的.一个由n个粒子组成的系统的总角动量是这n个粒子的自旋角动量和这n个粒子之间的n-1个轨道角动量的总和,也就是2n-1个角动量的总和.一个由n个粒子组成的系统的总同位旋是这n个粒子的同位旋的总和.这是自旋和同位旋不同的另一个物理表现.  质子和中子统称为核子,核子是同位旋为1/2的粒子,它在第3轴上的投影等于1/2时是质子,带单位正电荷;它在第3轴上的投影等于-1/2时是中子,不带电.  

π介子是一个同位旋为1的粒子,它在第3轴上的投影取1、0、-1时分 0 别是π介子的3种不同带电状态,即 π+介子、π介子、π介子.   同位旋守恒定律的确立表明要对粒子的运动状态进行完全的描写,还需要 引入更多的自由度.这些自由度通常称为内部自由度,同位旋自由度是人们最 先认识的粒子运动的内部自由度. 表征粒子特性的其它物理量   除了质量、寿命、电荷、自旋、重子数和同位旋以外,还有许多表征粒子 特性的物理量.这些物理量是:磁矩、电子轻子数、 μ轻子数、τ轻子数、奇 异数、粲数、底数、顶数、C宇称、P宇称、G宇称、CP宇称等.这些物理 1  1第六章 粒子世界  8 量的取值反映了粒子参与的相互作用性质和行为.粒子的不同直接反映在参与的相互作用性质和行为的不同.   §6.7 场、粒子、真空和相互作用 场、粒子、真空  在物理学的发展过程中,人们对于物质存在形式的认识是在不断变化的.  最初,人们认识到微粒是物质存在的基本形式,微粒在空间占有一定的体积,有不可入性,有质量,有能量,有动量,有角动量.场并不是客观存在的实体,场是作为描述微粒之间的相互作用的引入的辅助概念,并不能脱离开微粒而独立地存在. 

 后来电磁学的发展使人们认识了电磁场,又认识到场不能只看作是为了描述物理规律方便而引入的辅助的概念,场本身也是物质存在的基本形式.场也具有质量,有能量,有动量,有角动量,这些性质和微粒是一样的.但是场是充满全空间的,没有不可入性,不同的场可以互相重叠地一起存在,这些性质和微粒是完全不一样的.场可以脱离微粒而独立存在,独立地运动、传播和演化.这时,微粒和场被认为是物质存在的两种基本形式.  粒子世界各种粒子丰富多彩的运动、相互作用、相互转化使人们对物质存在形式有了新的认识.量子场论给出了物质存在形式的一个基本物理图像,可以描述如下:   1.与每种粒子相对应存在一种场,场没有不可入性,充满全空间.对应各种不同粒子的各种场互相重叠地充满全空间.例如与光子相对应存在电磁场、与电子相对应存在电子场、与中微子相对应存在中微子场、与介子相对应存在介子场、与质子相对应存在质子场、与中子相对应存在中子场,它们同时存在于全空间.

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