Спектры элементарных частиц.

Картина многообразия элементарных частиц значительно упрощается и приводится в стройную систему, если использовать представление о нормальных и возбужденных состояниях элементарных частиц.

Все барионы отличаются друг от друга по многим физическим параметрам (массе, электрическому заряду, спину), но у них

(кликните для просмотра скана)

все же есть общее свойство: каждый барион после испускания одного или нескольких мезонов превращается в нуклон, т. е. в протон или нейтрон. Эти превращения схематически можно изобразить так:

Процесс распада бариона можно рассматривать как процесс перехода нуклона из возбужденного состояния в нормальное с испусканием кванта ядерного поля—мезона (рис. 122).

При таком подходе к проблеме снимается вопрос о большом количестве элементарных частиц. Из всех барионов действительно элементарными тогда следует считать нуклоны, а все остальные, более тяжелые частицы рассматривать как возбужденные состояния нуклона.

Задача построения системы элементарных частиц в этом случае заменяется задачей изучения и расчета спектров возбужденных состояний небольшого числа частиц.

Первое возбужденное состояние протона было открыто в 1951 г. Э. Ферми при изучении рассеяния пи-мезонов на протонах. Эти опыты по существу аналогичны опытам Франка и Герца. На графике (рис. 123) приведен результат одного из опытов по рассеянию электронов на протонах. По оси абсцисс отложены значения изменения внутренней энергии Е протона

Рис. 122

Рис. 123

после неупругого столкновения с электроном, по оси ординат — интенсивность пучка рассеянных электронов.