Учебная работа. Реферат: Оболочечное строение элементарных частиц

Учебная работа. Реферат: Оболочечное строение элементарных частиц

Кайрат Токтаров

О структуре адронов

В настоящем сообщении предпринята попытка рассмотрения структуры адрона на основе оболочечных представлений.

Считая адрон сферой радиуса R с плотностью массы ρ, предполагая, что Rn
=nd, где d – константа, а n=1; 2; 3; 4; 5; 6, получим для массы адрона:

Mn
= a (nd)3
, где a = 4,19ρ
(1)

Тогда для изменения масс:

mn
= Mn
– Mn–1
= mb
[n3
– (n – 1)3
],
(2)

где mb
=ad3
, это и есть масса оболочек, для которых mn+1
=mn
+6m1
n, или

mn+1
– mn
= nmd
,
(3)

где md
= 6m.

По-видимому, это уже прямое проявление квантовых свойств. Отношения M1
/M1
; M2
/M1
…M6
/M1
и m1
/m1
; m2
/m1
…m6
/m1
равны соответственно 1; 8; 27; 64; 125; 216 и 1; 7; 19; 37; 61; 91 (M2
, M3
, M4
– массы π-мезона, K-мезона, нуклона и т.д.)

В первых появляются симптомы унитарной симметрии [1], вторые указывают на количество и природу частиц, образующихся во взаимодействии, в зависимости от того, какие оболочки в них участвуют: если сталкиваются К-мезон и нуклон своими внешними оболочками, то могут образоваться один К-мезон и три π-мезона или 6 π-мезонов, без учета энергии взаимодействия.

значения констант (использованы характеристики π, К-мезонов и нуклона) следующие:

d = 0,255…0,257 Ферми, mb
= 16,17МэВ, диапазон изменений 13,91МэВ

Данные представления достаточны для определения масс адронов. Имеется некоторая очень слабая аналогия оболочек с кварками (ненаблюдаемость, последовательное возрастание масс, число оболочек, их применимость в качестве составных частей адронов).

К радиусам адронов

В первом приближении адроны, по-видимому, можно представить в виде шаров с радиусом >0,4Ферми (Ф). Тогда с достаточной точностью можно определить изменение размеров адронов.

По проведенным оценкам:

для Rp
= 1 Ф: Rπ = 0,53 Ф, Rk
= 0,81 Ф.

для Rp
= 0,8 Ф: Rπ = 0,42 Ф, Rk
= 0,65 Ф.

а разности радиусов:

для Rp
= 1 Ф: dnk
= 0,2 Ф, dkπ
= 0,27 Ф, ΔRnπ
/2 = 0,235 Ф;

для Rp
= 0,8 Ф: dnk
= 0,154 Ф, dkp
= 0,228 Ф, ΔRnπ
/2 = 0,191 Ф.

таким образом, эксперимент указывает, что, в пределах ошибок, d является константой, примерно равной 0,2…0,25Ф (это основной результат и предыдущего [1], и данного сообщений).

Следует учесть, что в представленных сообщениях проведены качественные оценки, выявляющие некоторые структурные особенности рассматриваемых адронов.

предыдущее [I] и данное сообщения могут быть рассмотрены и как тезисы к сообщению на семинаре ИФВЭНАНРК.

К спектру масс адронов

Из предыдущих сообщений [I, II] следует, что, по-видимому, адроны можно рассматривать как пространственные объекты с определенными зонами, одной из характеристик которых является число n=1, 2, 3… Если определять массы мезонов в порядке возрастания n:

Mn
= a(nd)3
.

где a=4,19ρ, ρ – плотность массы адрона, d≈0,2…0,25Ферми, то оказывается, что в публикуемых таблицах по мезонам отсутствует группа с массой 7500МэВ±500МэВ (n=8), на что хотелось бы обратить внимание. Если оценки предыдущих [I, II] и данного сообщений верны, то такие мезоны должны наблюдаться.

некоторые характеристики структуры адронов

Для рассмотрения структуры адронов принимается, в качестве предположений, постоянство плотности массы адронов ga
и их сферичность. Оценки показывают, что при этих предположениях радиусы адронов Ra
принимают ряд дискретных значений, а их приращение ΔRa
несмотря на некоторые отклонения, вызванные может быть приближенностью вышеуказанных предположений, является практически постоянной величиной (ΔRa
≈0,25Ферми). следовательно, адроны, в первом приближении, можно рассматривать как пространственные адроны с дискретным приращением их масс Ma
[Ma
=c1
n3
(lg Ma
=c2
+3lgn); c1
, c2
, – константы, n=1, 2, 3…]. Число n достаточно точно показывает место данного вида адронов в их массовом спектре (с изменением n на 1 появляется новый вид адронов).

Данные представления приводят к появлению первичной частицы (n=1) с радиусом ≈0,25Ферми, свойства которой подлежат исследованию, поскольку с нее начинается адронная группа и поскольку не определены ее квантовые характеристики. Следует также отметить, что появляется подгруппа адронов с минимальной массой ≈7500МэВ (n=8), установление реального существования которой, позволит в определенной степени выяснить возможности такого рассмотрения структурных особенностей адронов.

Адроны проявляют некоторое оболочечное строение с характеристическим квантовым числом n.

Это замечание (см. сообщения I, II, III) излагалось на семинарах ИЯФ и ИФВЭНАНРК (октябрь 1993).

Графический спектр адронов представлен на рис.1.

Рис. 1. Логарифмический массовый спектр адроновя (+ – эксперимент;  – расчет)

О радиусах адронов

эксперименты Хофштадтера [1, 2] и экспериментальные данные для радиусов ядер [3] позволяют считать нуклоны пространственными объектами достаточной протяженности. Для уточнения исходных представлений [4, 5, 6] необходима оценка радиусов других адронов, которая вероятно может быть проведена при предположении [4, 5] равномерного приращения этих радиусов Rn
=nd (n=1, 2, 3…, d – константа). Численные значения таких оценок с использованием табличных значений масс (радиусы даны в ферми, массы в МэВ) представлены в табл.1.

Таблица 1

n(М)
1 (≈15)
2 (135)
3 (494)
4 (938)
5 (1865)
6 (2980)
7 (5278)
8 (7500)
9 (9460)

R»
≈0,2
0,42
0,65
0,8
1
1,18
1,42
≈1,6
1,73

* Для сравнения включены и рассчитанные частицы с массами М≈15 и ≈7500.

Колебания приращения радиуса адронов в dn,n–1
=Rn
–Rn–1
(табл.2) может быть, являются следствием некоторой некорректности принятых предположений.

Таблица 2

d2,1

d3,2

d4,3

d5,4

d6,5

d7,6

d8,7

d9,8

d9,7

≈0,22
0,23
0,15
0,2
0,18
0,24
≈0,18
≈0,13
0,31

таким образом, эксперимент указывает на приближенное постоянство приращения радиуса (d≈0,2).

Некоторые характеристики адронов

В работе (сообщение III) рассматривались массы адронов. Если верна предполагаемая связь между этими массами, то должна быть группа частиц с начальной массой ≈7500МэВ. Это замечание иллюстрируется таблицей (ΔMK,π
=MK
–Mπ
и т.д., массы даны в МэВ).

Таблица 3

считалось по равенству [3]: ΔM(n, n–1)
=с1
[n3
–(n–1)3
]. таким образом, как следует из таблицы, может быть, по-видимому, оценен массовый спектр кварков.

Список литературы

Газиорович С. Физика элементарных частиц. – М., 1969.

Токтаров К.А. О структуре адронов. МГП «Принт» ИФВЭ НАН РК, Алматы, 1993.

Токтаров К.А. К радиусам адронов. Алматы, 1993г. МГП «ПРИНТ», ИВФЭ НАН РК.

Токтаров К.А. К спектру масс мезонов. Алматы, МГП «ПРИНТ», ИВФЭ НАН РК.

Токтаров К.А. некоторые характеристики структуры адронов. Тезисы докладов международной конференции по ядерной и радиационной физике, Алматы, 33 (1997).

Hofstadter R., Rev. Mod. Phys. 28, р.214, (1956).

Hofstadter R., Ann. Rev. Nucl. Sci. 7, p.231, (1957).

Элтон Л. размеры ядер, М., 1962.