Частицы Пространства Слабого Взаимодействия.
Слабое взаимодействие является короткодействующим. Оно проявляется на расстояниях значительно меньше атомного ядра ( примерно в тысячу раз меньше размеров атомного ядра).
Переносчиками слабого взаимодействия считаются минус(плюс) W-бозоны и Z бозоны. Но то, что W+ и W- бозоны являются переносчиками слабого взаимодействия может оказаться не соответствующим действительности. Результаты полученные физиками коллаборации CDF на Тэватроне, показали что массы W-бозона будут заметно отличаться — наименьшая из них (электронная) все равно не будет совпадать с предсказанием Стандартной модели.
W+ и W- бозоны наблюдаются только при распадах тяжёлых частиц, и ни при каких других процессах, и то, что они принимают участие в распадах тяжёлых частиц и образовании более лёгких частиц не является признаком того, что они являются квантами поля слабого взаимодействия. В тому же они сами распадаются на более лёгкие стабильные элементарные частицы.
Переносчиками какого-либо взаимодействия могут быть только стабильные частицы с продолжительностью жизни намного большей, чем у W+ и W- бозонов, такие как фотоны. Поэтому в этом отношении фотон является уникальной частицей .
Колебательно – вращательные составляющие Z-бозонов можно рассматривать как составляющие соответствующие u – кварку, u – антикварку получившим дополнительные спиновые свойства при переходе к Пространству Слабых Ваимодействий. Колебательно – вращательные составляющие W плюс бозонов можно рассматривать как составляющие
соответствуюшщие u - кварку, d - антикварку, получившим дополнительные свойства при переходе к Пространству Слабых Взаимодействий. Колебательно –вращательные составляющие W минус бозонов как составляющие
соответствующие u – антикварку, d - кварку, получившим дополнительные свойства при переходе к Пространству Слабых Взаимодействий. На эти составляющие они довольно часто и распадаются. Это нестабильные частицы со сроком жизни порядка десять в минус двадцатой пятой степени. Какой канал распада выберет частица зависит от того какую энергию имеет частица на стадии распада . Поэтому каналов её распада может быть несколько.
Вероятность распада является функцией нескольких определяющих ее факторов. Важнейшим из них является тип взаимодействия, которое ответственно за происходящий распад. Вероятности процессов, происходящих по тому или иному типу взаимодействия, зависят (как правило) от квадрата константы взаимодействия. Например, распад дельта-изобары происходит по сильному взаимодействию, ему соответствует высокая вероятность и малое время жизни тау 0.5 х 10^-23 сек. Процессы электромагнитного взаимодействия имеют константу примерно на два
порядка меньше сильных, соответствующие им средние времена жизни выше, чем ~10^-19сек. Слабые взаимодействия (примером которых являются бета–распады) имеют константу, примерно на 6 порядков меньшую, чем сильные взаимодействия. Поэтому характерные для них средние времена жизни больше, чем 10^-12 сек.
Связь констант взаимодействия и вероятностей распадов определяет и наиболее вероятный путь распада нестабильного ядра или частицы в случаях, когда возможны несколько таких путей, т.н. каналов распада.
Помимо типа взаимодействий, вероятность распада определяется также
1) кинетической энергией излучаемых частиц и
2) моментами количества движения, уносимыми излучением.
Вероятность распада тем выше, чем больше энергия перехода.
Влияние этого фактора на вероятность распада часто замаскировано влиянием второго фактора – т.е. уносимого излучением момента количества движения.
Вероятнее всего потенциальная энергия частиц при их образовании и распаде изменяется при переходах от одного пространства к другому, и вносит свою лепту в увеличение общей массы частица ( т. е энергии частицы ). Кинетическая энергия движения частиц при столкновении переходит во внутреннюю кинетическую и потенциальную энергию аттракторов при образование аттракторов более высокого или менее высокого порядков ( в зависимости от кинетической энергии столкнувшихся частиц). Эти виды аттракторов и есть разного вида частицы или их комбинации.
Плюс, минус W и Z бозоны считаются аналогами фотонов при электромагнитных взаимодействиях, т. е. частицами переносчиками слабого взаимодействия. Фактически W - бозоны являются промежуточными частицами участвующими в распадах при слабом взаимодействии, и их можно рассматривать как следствие приобретения дополнительного потенциала и новой структуры в Пространстве Сильных или Слабых Взаимодействий u и d кварками, антикварками или другими частицами при их кратковременном слиянии или переходе частиц от одного пространства к другому . При этом, в зависимости от направлений вращения образовавших их структур ( частицы это или античастицы ) они становятся W+ или W- бозонами имеющими левую или правую спиральность ( в зависимости от приобретаемого ими направления при образовании ). И при распадах W- бозоны распадаются на электроны и антинейтрино по левосторонней спиральности и на адроны по правосторонней спирали. W+ бозоны распадаются на позитроны и нейтрино по правосторонней спиральности и на адроны по левосторонней спирали.
Плюс, минус W бозоны и Z бозоны проявляют себя только при образованиях и распадах частиц, ( и ни в каких других процессах ) и продолжительность их существования составляет порядка 3х10 в минус двадцать пятой степени секунды. При распадах с участием плюс- минус W бозонов, они сопровождают распады лево-поляризованных частиц или право-поляризованных античастиц. Z – бозоны в отличие от W – бозонов при распаде не могут менять заряд или аромат частиц, а меняют только спин и импульс частиц. Фактически эти бозоны являются двумя разными сторонами одного и того же физического процесса, - образования, кратковременного существования и распада нестабильных частиц.
Энергия поглощается порциями не только атомным ядром, но и элементарными частицами. В квантовой механике уже давно известная формула, в которой произведение постоянной Планка на частоту излучения равно энергии перехода электрона с более высокого энергетического уровня в атоме на более низкий уровень. При этом электрон всегда стремиться получить уровень с более низкой энергией. Подобно этим энергетическим уровням в атомах существуют и энергетические уровни для элементарных частиц, но в отличии от атомов энергетические уровни частиц связаны с внутренним строением частиц. Энергия у элементарных частиц также поглощается и отдаётся порциями. Это наиболее наглядно видно на примере распада частиц.
Так существуют частицы-аналоги электрона, второго и третьего поколения, или лучше сказать второго и третьего уровня , имеющие намного большую массу чем у электрона - мюон и таон , которые при переходе от более высокого уровня к более низкому распадаются на аналогичные элементарные частицы. Так мюон распадается на электрон плюс электронное антинейтрино плюс мюонное нейтрино. Таон в одном из каналов распада ( при переходе с уровня 3 сразу на уровень 1 ) распадается на электрон, плюс электронное антинейтрино плюс таонное нейтрино. Разница состоит в том, что вместо мюонного нейтрино образуется таонное нейтрино. Разница между мюонным и таонным нейтрино состоит в разнице их энергий, которая является отражением разницы энергетических уровней , на которых находятся мюон и таон. Ещё одним из каналов распада ( при переходе с уровня 3 на 2 ) является образование мюона плюс мюонного антинейтрино плюс таонного нейтрино. Уже в самом этом процессе распада можно заметить закономерность. Далее происходит распад мюона с описанным выше процессом. Существующий ещё один канал распада таона объясняется тем, что переход от более высокого энергетического уровня к более низкому уровню может происходить как по правосторонней так и по левосторонней энергетической спирали. При переходе по одному направлению спирали происходит распад по двух вышеописанным каналам. При распаде таона по правосторонней энергетической спирали происходит образование адронов. При распаде антитаона процесс имеет зеркальный вид процессу распада таона т. е. ( например при переходе с уровня 3 на уровень 1 будет распадаться на позитрон плюс электронное нейтрино плюс таонное антинейтрино ). При распаде мюона процесса образования адронов не происходит потому, что недостаточно энергии.
Также существование разных энергетических уровней и квантовости их энергий можно наблюдать на примере распада частиц с участием W-бозонов и Z- бозонов. Частицы - аттракторы более высоких энергетических уровней распадаются на частицы более низких энергетических уровней с промежуточным распадом на W+ или W- бозоны. Распад частиц при переходе с уровня 2 на уровень 1 сопровождается образованием W+ бозона на уровне 1, который распадается на позитрон и электронное нейтрино. W- бозоны на уровне 1 распадается на электрон и электронное антинейтрино. Разница в энергиях образовавшихся частиц не будет. Разница между ними будет только в противоположном направлении вращения этих частиц в их изотопическом пространстве. При распаде частиц при переходе с уровня 3 на уровень
2 выделяющиеся W- ( или W+) бозоны распадаются на уровне 2. При этом будут образовываться соответственно мюон ( или антимюон ) плюс мюонное антинейтрино ( или мюонное нейтрино). Третий канал распада частиц с
участием W+ и W- бозонов будет отличаться тем , выделение W бозонов будет происходить на уровне 3 с распадом W бозонов на таон ( антитаон ) плюс антитаонное ( таонное ) нейтрино с последующим распадом таона ( антитаона ) до стабильных частиц ( электрона, нейтрино и антинейтрино трёх видов ).
Рассматривая все эти распады частиц на примере таона, мюона, а также распады частиц с участием W бозонов можно придти к выводу что энергия при распадах, а значит и образовании частиц дозируется. Энергия у них поглощается и отдаётся порциями.
Частицы Пространства Слабых Взаимодействий являются аттракторами, присутствующими как в Пространстве Слабых Взаимодействий так и в Пространстве Сильных Взаимодействий и Пространстве Электромагнитных Взаимодействий, но, в конечном счёте стремящимися к стабильному состоянию в Пространстве Электромагнитных Взаимодействий. Масса Z бозона составляет 91, 18 ГэВ. Масса W бозона составляет 80,38 ГэВ. Показано на рис. 2. В отличии от фотонов они имеют массу, и кроме того W бозоны имеют электрический заряд ( плюс или минус ). Положительный или отрицательный заряд W бозонов определяется направлением вращательной составляющей бозона параллельной Плоскости Лептонного Заряда. Имеется ли масса у частицы, также определяется наличием вращательной составляющей частицы. Например, фотон не имеет вращательной составляющей в Пространстве Электромагнитных Взаимодействий, поэтому у него нет массы покоя и заряда. Другие частицы в своей топологии ( в Пространстве Электромагнитных Взаимодействий ) имеют вращательное движение поэтому они имеют хоть незначительную массу . Распады частиц, в которых участвуют W бозоны приводит к изменению заряда частиц или превращению одних лептонов и кварков в другие лептоны и кварки. Распады частиц с участием Z бозонов не несут изменение зарядов частиц и превращению в другие виды лептонов и кварков. В слабом взаимодействии участвуют все лептоны и кварки. Плюс и минус W – бозоны являются античастицами друг другу. У Z – бозона античастицы нет. Он является античастицей сам для себя, т. е. это истинно нейтральная частица. При энергиях в несколько сотен ГэВ слабое взаимодействие становится сравнимой с интенсивностью электромагнитных взаимодействий, поэтому их можно описать как одно электрослабое взаимодействие.
Страница 1.