На заре развития фотографии Рисунок и фотография Устройство цифрового фотоаппарата Ракурс и освещение Композиция Построение цветного кадра Ракурс Портрет Пейзаж Натюрморт Жанровая фотография Съемка в интерьере Ошибки начинающих

Конспект лекций по физике

Учебные материалы по ядерной физике, курс физика атомного ядра и частиц

Электромагнитное взаимодействие

    Квантовая электродинамика описывает взаимодействие электронов, мюонов, тау-лептонов и фотонов - частиц нечувствительных к сильному взаимодействию.

Рис.1
Рис.1. Узел электромагнитного взаимодействия

    На рис. 1 изображен узел, описывающий электромагнитное взаимодействие. Константой связи является gэл.

gэл = (e2/splank.gif (65 bytes)c)1/2 = (1/137)1/2 neaeq.gif (64 bytes)0.1,

где e - заряд электрона, splank.gif (65 bytes) - приведенная постоянная Планка, c - скорость света. Этот узел универсален, т.е. не зависит от того, как ориентированы его линии относительно оси времени.
    На рис. 2 показаны реальные процессы квантовой электродинамики. Приводятся основные диаграммы Фейнмана низшего порядка

Глюоны - частицы со спином J=1 и нулевой массой переносят сильное цветное взаимодействие между кварками После открытия b-кварка было установлено существование трех кварков (d, s, b) с электрическим зарядом Q=-1/3 и двух кварков (u, c) с зарядом Q=+2/3.

Имелись веские теоретические аргументы в пользу существования шестого, самого тяжелого кварка с зарядом Q=+2/3.

Окружающий нас мир состоит из различных химических элементов. Как образовались эти элементы в естественных условиях? В настоящее время общепризнанной является точка зрения, что элементы, из которых состоит Солнечная система, образовались в ходе звездной эволюции.

Распространенностью элементов называется число ядер данного элемента в веществе, приходящееся на определенное число ядер эталонного элемента. В качестве эталонного элемента обычно выбирают водород или кремний.

Бете и Вайцзеккер показали, что возможны две различные последовательности реакций преобразования 4-х ядер водорода в ядро 4He, которые могут обеспечить достаточное выделение энергии для поддержания светимости звезды:

Когда температура в центральной части звезды, содержащей гелий, достигает 108 K, включается новая ядерная реакция - горение гелия.

Горение углерода начинается при температуре около 8·108 K и плотности ~ 105 г/см

Характерные условия горения кремния - температура (3 - 5)·109 K, плотность 105 - 106 г/см3. С началом горения кремния происходит изменение процесса горения Интервал времени 102 с - 103 с представляет особый интерес.

В этот временной интервал остается в основном излучение (и нейтрино), находящееся в тепловом равновесии с небольшой примесью e-, e+ и нуклонов

Распространенность элементов, расположенных в области за железом, относительно слабо зависит от массового числа A.

Основываясь на современных представлениях об эволюции Солнца и составе солнечного вещества, можно утверждать, что 98% солнечной энергии генерируется в результате реакций pp - цепочки, а CNO-цикл поставляет лишь 2% солнечной энергии.

В стандартной модели лептоны и кварки группируются в левоспиральные дублеты - поколения

Наряду с механизмом ядерной реакции, идущей через составное ядро, когда в процесс взаимодействия вовлекается все ядро, возможен и другой механизм, когда налетающая частица взаимодействует лишь с небольшим числом нуклонов ядра.

1. Рассеяние электрона на электроне


Рис. 2.

2. Образование электрон-позитронной пары в кулоновском поле ядра

Рис. 3.

3. Процесс двух и трехфотонной аннигиляции электрона и позитрона

Рис.2Рис.3
Рис. 4. Основные диаграммы Фейнмана низшего порядка двух и трехпротонной аннигиляции

    Число узлов на диаграмме Фейнмана называется порядком диаграммы. Сечение процесса, содержащего диаграмму порядка N пропорционально g2N. Таким образом, сечение трехфотонной аннигиляции будет подавлено по сравнению с двухфотонной в 100 раз.

    На рис.5-6 показаны диаграммы двухфотонной аннигиляции более высокого порядка, чем второй.

Рис.4
Рис. 5. Диаграмма четвертого порядка
Рис.5
Рис. 6. Диаграмма шестого порядка

Эти процессы будут подавлены еще более сильно по сравнению с двух  и трехфотонной аннигиляцией, приведенной на рис. 4, что определяется числом вершин на соответствующих диаграммах Фейнмана.

4. Рождение мю+мю- и tau1.gif (59 bytes)+tau1.gif (59 bytes)- в процессе e+e--аннигиляции

Рис. 7.

Такие процессы наблюдаются в экспериментах на встречных пучках на электрон-позитронных коллайдерах. Пороги реакций

e+e------>мю+мю- и  e+e------>tau1.gif (59 bytes)+tau1.gif (59 bytes)-

должны превышать энергии покоя соответственно мюона (106 МэВ) и тау-лептона (1784 МэВ), т.е. энергия каждого из встречных пучков должна быть

[m(мю) - m(e)]c2 и [m(tau1.gif (59 bytes)) - m(e)]c2.


Искусство фотографии Рисование. Импорт графики Живопись, рисунок, графика и анимация. Начертательная геометрия, черчение