Элементарные частицы — страница 9

  • Просмотров 7044
  • Скачиваний 500
  • Размер файла 23
    Кб

Вскоре, впрочем, выяснилось, что к сильным взаимодействиям мюон отношения не имеет (частицами, предсказанными Юкавой, оказались открытые в 1947 г. л-мезоны). И тогда возникла загадка мюона. Дело в том, что мюон удивительно похож на электрон: у них одинаковый электрический заряд, спин, оба они участвуют лишь в слабых и электромагнитных взаимодействиях, причем аналогичным образом. Единственное видимое их отличие заключается в массе:

мюон в 206,8 раза тя­желее электрона (современное значение его массы m = 105,65943 МэВ/с2 @ 1,88- 10 –25 г). Из-за большей величины массы мюон утерял стабильность, время его жизни @2,2 • 10 -6 с. Электрон стабилен, так как ему просто не на что распадаться. Действительно, из-за со­хранения электрического заряда распад элек­трона был бы возможен только с испусканием более легких заряженных частиц, но о сущест­вовании таких частиц до сих пор ничего не

известно. Если бы закон сохранения заряда не являлся вполне точным законом природы, то электрон мог бы распасться, например, на нейтрино и фотон. Поиски таких распадов, однако, не увенчались успехом и по­казали, что время жизни электрона, по крайней мере, больше чем 1022 лет (для сравнения: наша Вселенная существует «всего» около 2 • 10 -10 лет). Поэтому в современных теориях электрон считается стабильной частицей. Заметим все же, что

экспериментальные пределы для вре­мени жизни протона выглядят еще внушитель­нее (не менее 1032 лет), но теории, в которых он может распадаться, в последнее время стали очень популярны. С распадом мюона дело обстоит проще, он может распадаться и в действительности распадается на электрон и пару нейтрино раз­ных сортов: m -® е - + nе`+ nm . За этот распад ответственны слабые взаимодействия. Экспе­риментальное значение времени жизни

мюона хорошо согласуется с теоретическими расчета­ми. Разумеется, аналогичным образом про­исходит и распад положительно заряженно­го мюона: m + ® е + + nе +nm`. Не успев еще разобраться в загадке мю­она, физики открыли третий заряженный леп­тон t (тау - лептон). Он был обнаружен в 1975 г. в опытах на встречных электрон-позитронных пучках в Станфорде (США) группой физиков во главе с М. Перлом при аннигиляции электрона и позитрона очень

больших энергий. Тяжелый тау-лептон имеет массу почти в 3500 раз большую, чем масса электрона (me~1784 МэВ/с2). Он даже почти в 2 раза тяжелее протона. Время жизни t-лептона с достаточ­ной точностью было измерено лишь в 1981 г.— 3,4 • 10 -13 с. Такое время жизни показывает, что слабые взаимодействия t-лептонов очень похожи на слабые взаимодействия электронов и мюонов (следует иметь в виду, что чем тя­желее частица, тем быстрее, при прочих