§ 38.4. Открытие новых элементарных частиц.
В 1947 г. Г. Рочестер и С. Батлер при изучении космических лучей обнаружили в камере Вильсона расходящиеся из одйой точки в виде буквы V следы частиц. Было очевидно, что они рождались при распаде каких-то неизвестных частиц, которые нейтральны и следов не оставляли.
Позднее эти новые частицы были обнаружены и другими исследователями. Одна из них лримерно вдвое легче протона и была названа К-мезоном, или каоном; другая, несколько тяжелее протона, получила название
-частицы (ламбда).
В течение последующих восьми лет к ним присоединились заряженные каоны, а также два новых ввда тяжелых частиц:
-частицы (сигма) и
-частицы (кси). 2- и 2-частицы, как и
-частица, оказались тяжелее протона и получили общее название гиперонов.
Открытие каонов и гиперонов было совершенно неожиданным, и они получили название странных частиц. Их роль в строении вещества не ясна, хотя очевидно, что все они участвуют в ядерных взаимодействиях. Странные частицы обладают рядом «загадочных» свойств, например, имеют неожиданно большое с точки зрения теории время жизни.
Элементарные частицы образуются при столкновениях частиц высоких энергий с другими частицами. Долгое время такие столкновения можно было наблюдать только в космических лучах, которые были единственным источником частиц высоких энергий. В космических лучах и было открыто большинство элементарных частиц.
В настоящее время для изучения элементарных частиц используются ускорители протонов и других заряженных частиц. На крупнейшем Серпуховском ускорителе получают пучок протонов с энергией
МэВ, а также пучки других частиц (пионов, каонов и др.) с энергией до
МэВ. Строятся гигантские ускорители, рассчитанные на получение энергий порядка
МэВ.
В середине 50-х годов была открыта еще одна разновидность мезонов,
-мезон (эта), и самая тяжелая частица —
-гиперон (омега).
В 1961-1962 гг. экспериментально было доказано существование второго типа нейтрино — мюонного нейтрино, получившего обозначение электронное нейтрино стали обозначать
Мюоны образуются вместе со своим нейтрино при распаде заряженных пионов:
Мюонное нейтрино
и антинейтрино
очень похожи по своим свойствам на электронное нейтрино
и антинейтрино
однако опыты показали, что это различные частицы.
Удивительным свойством мюона, которое пока не получило объяснения, является его полное сходство с электроном во всем, кроме массы: мюон в 207 раз тяжелее электрона. Этот «тяжелый электрон» может даже на некоторое время занимать место электрона в атоме, вращаясь по очень близко расположений к ядру орбите.
При распаде мюонов образуются электроны и позитроны и два нейтрино — электронное и мюонное: