 |
|
|
|
()ModernLib.Net / / / () - (. 41)
квадрат модуля которого пропорционален выражению (1). Здесь Е -полная энергия системы pN в с. ц. и. Распадается D 3, 3только на p-мезон и нуклон. Т. о., реакции образования и распада D 3, 3взаимно-обратны: p + N Ы D 3, 3. Р., обладающие этим свойством, называются упругими. Р., которые могут распадаться двумя и более способами (каналами), называются неупругими. Большое количество Р. было открыто в 1-й половине 60-х гг. в экспериментах, выполненных на протонных ускорителях. Р. делятся на 2 группы: а) барионные резонансы, обладающие барионным зарядом ( В= 1) и распадающиеся на мезоны и один стабильный барион ; б) мезонные (или бозонные) резонансы, распадающиеся на мезоны ( В= 0). Р. с ненулевой странностью называемые странными Р. Основные методы обнаружения Р. таковы. а) Максимум в полном эффективном сечении рассеяния. В полном эффективном сечении наблюдается колоколообразный максимум s( E) ~ кТ БВ( Е)п 2, положение и полная ширина которого в шкале Еравны Ми Г соответственно. Этот метод, однако, не позволяет провести полного определения квантовых чисел Р., в частности спина. б) Фазовый анализ. Здесь исходными измеряемыми величинами являются дифференциальные сечения упругого рассеяния, т. е. сечения, измеряемые как функции угла рассеяния J и полной энергии Е.Квантовомеханическая амплитуда рассеяния T(J, Е) затем разлагается в ряд по сферическим функциям , а в простейшем бесспиновом случае - по полиномам Лежандра P l(cos J):
T(J,
E) =
Коэффициенты T l( E) этого разложения - парциальные волны рассеяния с орбитальным (угловым) моментом, равным целому положительному числу l -определяются из экспериментальных данных как комплексные функции действительного переменного Е.Р. со спином J= lпроявляется в виде брейт-вигнеровского вклада (2) в T l( E). Этот метод позволяет определять все характеристики Р. (массу, ширину, спин, чётность и т. д. ). Методы а) и б) используются в основном для обнаружения барионных Р. в) Метод максимумов в массовых распределениях используется при обработке данных по неупругим реакциям вида а+ b® c 1+ c 2+ ... + c n, когда в результате соударения двух частиц аи bвозникает nчастиц ( n³ 3). Здесь строят распределения числа событий с двумя (или несколькими) выделенными в конечном состоянии частицами, например c 1, c 2, в зависимости от суммарной энергии этих частиц в их с. ц. и.; в этой системе суммарная энергия E 12 = E 1 + E 2определяет т. н. «эффективную массу» M 12пары частиц c 1+ c 2 .Распределение по M 12называется массовым распределением. Максимум в массовом распределении около среднего значения M 12= М*интерпретируется как Р. с массой М*, который может распадаться на частицы c 1и c 2. Данный метод можно успешно применять и в тех случаях, когда Р. распадается на сравнительно большое число частиц. Вариантом этого метода может считаться метод «недостающей массы». Он используется в тех случаях, когда, например n= 3, и регистрировать частицу c 3легче, чем частицы c 1и c 2 .Энергию пары частиц c 1, c 2вычисляют по разности E 12 = Е ав - E 3(как «недостающую» энергию). Р. проявляется как максимум в распределении по «недостающей» массе. Метод массовых распределений - основной способ обнаружения мезонных Р. До ноября 1974 было открыто более 200 Р., которые группируются примерно в 40 барионных и 25 мезонных изотопических мультиплетов (см. Изотопическая инвариантность ). Массы барионных Р. лежат в интервале от 1,2 до 3 Гэв,мезонных - от 700 до 1800 Мэв.Нижние границы массовых спектров Р. определяются массами ядерно-стабильных (т. е. стабильных относительно распадов за счёт сильного взаимодействия) мезонов и барионов, а верхние - экспериментальными возможностями их обнаружения. В ноябре 1974 открыли 2 новых тяжёлых мезонных Р. (т. н. Y-частицы) с массами примерно 3,1 и 3,7 Гэви необычными свойствами: несмотря на наличие мезонных распадов, частицы Y 1и Y 2обладают очень малой шириной ( ~ 90 кэви ~0,5 Мэв) .В январе 1975 был обнаружен ещё один мезонный Р. с массой около 4,2 Гэв. Р., лежащие в верхней части массового спектра, обладают большими спинами и большими ширинами. Наибольший установленный спин J= 11/ 2(Р. D 3, 11с массой М= 2,4 Гэв). Эти Р. могут распадаться многими способами. Количество возможных каналов распада быстро увеличивается с ростом энергии. В области 1,5-2 Гэвбарионные Р., например, имеют около 5 различных каналов распада. Важная особенность механизма многочастичных каналов распада тяжёлых Р. - его каскадность, т. е. многоступенчатость. Так, например, нестранный барионный Р. D 3, 7( I= 3/ 2, J= 7/ 2, М= 1950 Мэв), образующийся в pN-coyдарениях, кроме основного канала двухчастичного распада D 3, 7® p+ N, обладает др. возможностями распада среди которых доминирует распад на 2 пиона и нуклон: D 3, 7® p+ +p+ N; однако этот процесс идёт в 2 этапа: сначала D 3, 7распадается на пион и D 3,3, а затем D 3, 3распадается на p и N:
Несмотря на некоторый рост полной ширины (т. е. полной вероятности распада), с возрастанием энергии вероятности распадов в каждый данный канал уменьшаются. Это затрудняет обнаружение и изучение свойств Р. с массами М³ 2 Гэв. Массовые спектры Р. проявляют некоторые замечательные закономерности. Так, Р., которые при данной массе, чётности, изотопическом спине и странности имеют максимальный спин («старшие» Р.), как правило, группируются в семейства 2 типов: 1) мультиплеты группы унитарной симметрии, 2) семейства, лежащие на линейных траекториях Редже. 1) Группа унитарной симметрии
SU(3)
является обобщением группы изотопической симметрии
SU(2). Изотопическая (или зарядовая) симметрия отражает экспериментальный факт независимости сильных взаимодействий от электрического заряда. Благодаря этому, например, протон (р) и нейтрон (n), отличающиеся только электрическим зарядом (и вследствие этого - магнитным моментом), одинаковым образом участвуют в сильных взаимодействиях и (как следствие этого) имеют очень близкие массы:
M
p
= 938,26
Мэв,
M
n
= 939,55
Мэв.Они образуют изотопический дублет. Аналогично p
+-, p
0- и p
--мезоны образуют изотопический триплет и т. д. (число частиц, входящих в один изотопический мультиплет, равно 2
l+ 1). Относительные разности масс частиц внутри изотопических мультиплетов очень малы (Ј 1%) и обусловлены электромагнитным взаимодействием, нарушающим зарядовую симметрию. Унитарная симметрия
SU(3) учитывает экспериментальный факт приближённой независимости сильных взаимодействий от странности. В приближении унитарной симметрии ядерно-стабильные частицы и Р. группируются в мультиплеты унитарной группы
SU(3). Так, например, ядерно-стабильные барионы образуют октет (нуклоны n и р,
гипероны
е
+, е
0, е
-, L,
2) Концепция полюсов Редже заимствована из нерелятивистской квантовой механики. Путём формального решения Шрёдингера уравнения для радиальной части волновой функции при комплексных значениях углового момента lудаётся определить обобщённую парциальную амплитуду Т( l, Е) как функцию двух непрерывных переменных: энергии Еи комплексного углового момента /. Итальянским физиком Т. Редже было установлено, что для потенциалов типа Юкавы амплитуда Т( l, Е) обладает по переменной lпростыми полюсами (см. Особые точки ) вида:
где a( Е), b( Е) -некоторые функции от энергии. Эти полюсы получили название полюсов Редже, а комплекснозначные функции a( Е) -траекторий Редже. Поскольку при действительных натуральных (целых) положительных значениях / функции Т( l, Е) сводятся к обычным парциальным волнам T l( Е) [см. (3)], то траектории Редже могут объединять в семейства Р. с различными значениями углового момента. Такие «реджевские семейства» были обнаружены в Р. Лежащие на траектории Редже Р. имеют одинаковые значения всех квантовых чисел (барионный заряд, чётность, странность, изотопический спин), за исключением углового момента /, и плавную зависимость спина JР. от его массы M j: J= Rea( M j) (4) (Re - действительная часть функции a). При этом в силу некоторых специальных свойств симметрии (т. н. перекрёстной симметрии) на траектории Редже располагаются Р., спины которых отличаются на 2. Характерным примером является т. н. барионная траектория a d ,имеющая линейный вид относительно M 2: Rea d( M) » 0,1+0,9 M 2 (5) (здесь масса Мвыражена в Гэв; индекс d относят к траектории, проходящей через Р. с I= 3/ 2, Р= +1). На этой траектории лежат три Р.: D 3, 3(1236), D 3, 7(1950), D 3, 11(2420) (в скобках за символом Р. принято указывать массу Р. в Мэв). Формула (5) предсказывает также Р. D 3, 15с массой 2850 Мэви D 3, 19с массой 3230 Мэв; соответствующие максимумы в полных сечениях наблюдаются экспериментально. «Старшие» Р., как правило, входят в унитарные мультиплеты, а также располагаются на линейных (в шкале квадратов масс) траекториях Редже. Линейные траектории имеют очень близкие наклоны: a '» 0,9 Гэв -2как для барионных, так и для мезонных траекторий. Свойства линейности траекторий Редже и универсальности наклонов не получили удовлетворительного теоретического объяснения. Классификация ядерно-стабильных частиц и Р. по унитарным мультиплетам и траекториям Редже указывает на равноправие ядерно-стабильных частиц и Р. Так, например, упоминавшийся барионный декаплет
J=
3
/
2
, Р= + 1, кроме Р. D
3,
3(1236) (который включает четыре частицы: D
+, D
0, D
-), Р. е* (1385) (
I= 1. три частицы: е
+*, е
0*, е
-*) и Р.
Ядерно-стабильный нуклон N(938) лежит на траектории Редже a a(индекс a относят к траектории с I= 1/ 2, Р = +1): Re a a( М) = - 0,4 + 1,0 M 2 вместе с Р. N* (1690, J= 5/ 2) и N** (2220, J= 9/ 2) и т. д. Т. о., свойство стабильности относительно распадов, обусловленных сильными взаимодействиями, по-видимому, не имеет глубокого физического смысла и является до некоторой степени случайным следствием соотношений между массами частиц (подобно тому, как нестабильность нейтрона относительно b-распада является следствием соотношения M n> M p+ m е,где m е-масса электрона). Концепция равноправия ядерно-стабильных адронов и Р. получила название «ядерной демократии». Интерес к изучению свойств Р. был первоначально связан с их интерпретацией как возбуждённых состояний (изобар) сильно взаимодействующих элементарных частиц. Известно, что изучение спектров возбуждённых состояний атомов сыграло решающую роль в обнаружении квантовомеханических закономерностей. Однако сейчас деление на «основные» ядерно-стабильные адроны - «элементарные частицы» и возбуждённые состояния - «Р.» противоречит концепции «ядерной демократии» и постепенно отходит в прошлое. Закономерности массовых спектров и распадных свойств «элементарных частиц», связанные со свойствами унитарной симметрии, привели к кварковой гипотезе. Согласно этой гипотезе, ядерно-стабильные адроны и адронные Р. построены из различных комбинаций трёх гипотетических «истинно элементарных» частиц - кварков и трёх антикварков. (Для объяснения свойств открытых позднее y-частиц привлекается гипотеза о существовании четвёртого, т. н. «очарованного», кварка и соответствующего антикварка; см. например, Слабые взаимодействия ). Попытки непосредственного экспериментального обнаружения кварков пока не увенчались успехом. Лит.:Хилл Р. Д., Резонансные частицы, в книге: Элементарные частицы, пер. с англ., в. 3, М., 1965, с. 68-82: Дубовиков М. С., Симонов Ю. А., Распад резонансных состояний и определение их квантовых чисел, «Успехи физических наук», 1970, т. 101, в. 4, с. 655-96; Ширков Д. В., Свойства траекторий полюсов Редже, там же, 1970, т. 102, в. 1, с. 87-104; Новожилов Ю. В., Введение в теорию элементарных частиц, М., 1972. Д. В. Ширков. Резонатор Резона'тор,колебательная система с резко выраженными резонансными свойствами (см. Резонанс ) .На практике Р. обычно называют колебательные системы с распределёнными параметрами (с бесконечным числом степеней свободы). Р. упругих колебаний являются струны, стержни (ножки камертона), мембраны, резонаторы акустические и др. Электромагнитным Р. являются полости, ограниченные проводящими стенками (см. Объёмный резонатор ), системы зеркал (см. Открытый резонатор ), кристаллические пластинки (см. Кварцевый генератор ) и т. д. Резонатор акустический
Резона'тор акусти'ческий,резонатор Гельмгольца, сосуд, сообщающийся с внешней средой через небольшое отверстие или трубку, называемую горлом Р. а. Характерная особенность Р. а. - способность совершать низкочастотные
собственные колебания
, длина волны которых значительно больше размеров Р. а. Собственная частота
f
0Р. а. с горлом вычисляется по формуле
f
0= (
с/2p)
Теория Р. а. была разработана Г. Гельмгольцем и Дж. Рэлеем. Резорбция Резо'рбция(от лат. resorbeo - поглощаю), 1) в физиологи и повторное поглощение; то же, что всасывание ; 2) в патологии и патологической физиологии рассасывание (например, при лейкозах Р. кости идёт очень интенсивно, сопровождаясь истончением и полным рассасыванием костных балок). Резорцин Резорци'н, м-диоксибензол, бесцветные сладковатого вкуса кристаллы, хорошо растворимые в воде, спирте, эфире; t пл110,8 °С, t kип280,8 °С. Р. - один из простейших двухатомных фенолов (наряду с гидрохиноном и пирокатехином ). В промышленности его обычно получают щелочным плавлением м-бензолдисульфокислоты. Р. применяют в производстве резорцино-альдегидных смол (см. Феноло-альдегидные смолы ), азокрасителей (например, взаимодействием с диазотированной сульфаниловой кислотой получают резорциновый жёлтый), флуоресцеина , стабилизаторов и пластификаторов высокомолекулярных соединений, взрывчатых веществ (см. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 |
|||||||
(3)
). Фермиевский Р. D
3,
3входит в декаплет, состоящий из 10 частиц, и т. д. Унитарные мультиплеты объединяют ядерно-стабильные частицы и Р. с одинаковыми значениями барионного заряда
В, чётности
Ри спина
Jи разными значениями изотопического спина
Iи странности
S. Относительные разности масс внутри унитарных мультиплетов значительно больше, чем в изотопических, и достигают примерно 10%.
;
* (1530) (
I=
1/
2, две частицы:
), содержит W
-(1672) - ядерно-стабильный гиперон с временем жизни 1,3Ч10
-10
сек.
,где
с -скорость звука в воздухе,
Sи
l -площадь поперечного сечения и длина трубки соответственно,
V- объём сосуда. Если Р. а. поместить в гармоническое звуковое поле, частота которого равна
f
0
,в нём возникают колебания с амплитудой, во много раз превышающей амплитуду звукового поля. В негармоническом звуковом поле Р. а. реагирует только на колебания с частотой, равной его собственной. Поэтому набор резонаторов с различными собственными частотами может применяться для
звука анализа.Поскольку амплитуда колебательной скорости в горле резонатора на частоте
f
0велика, при наличии трения в нём возникает сильное поглощение звука этой частоты. Это свойство Р. а. используется при создании т. н. резонансных звукопоглотителей в архитектурной акустике. Р. а. применяются также как элементы резонансных отражателей для уменьшения передачи низкочастотного шума по звукопроводам, т. к. малый входной импеданс Р. а., помещенного на стенке звукопровода, на частоте
f
0резко изменяет условия распространения волны с этой частотой. Пузыри в жидкости и воздушной полости в некоторых др. средах, например резине, также являются Р. а., поэтому наличие большого числа пузырей в воде вызывает сильное поглощение звука и т. о. препятствует распространению звуковых волн.