Оболонкові будова елементарних частинок

Кайрат Токтар

Про структуру адронів

У цьому повідомленні спроба розгляду структури адронів на основі оболонкових уявлень.

Вважаючи адрон сферою радіуса R з щільністю маси ρ, припускаючи, що Rn = nd, де d - константа, а n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, отримаємо для маси Адрону:

Тоді для зміни мас:

де mb = ad3, це і є маса оболонок, для яких mn +1 = mn +6 m1n, або

де md = 6m.

Мабуть, це вже пряме прояв квантових властивостей. Відносини M1/M1; M2/M1...M6/M1 і m1/m1; m2/m1...m6/m1 рівні відповідно 1; 8; 27; 64; 125; 216 і 1; 7; 19; 37; 61; 91 (M2, M3, M4 - маси π-мезона, K-мезона, нуклона і т.д.)

У перших з'являються симптоми унітарної симетрії [1], другі вказують на кількість і природу частинок, що утворюються у взаємодії, в залежності від того, які оболонки в них беруть участь: якщо стикаються К-мезон і нуклон своїми зовнішніми оболонками, то можуть утворитися один К- мезон і три π-мезона або 6 π-мезонів, без обліку енергії взаємодії.

Значення констант (використані характеристики π, К-мезонів і нуклона) такі:

d = 0,255 ... 0,257 Фермі, mb = 16,17 МеВ, діапазон змін 13,91 МеВ <mb <18,73 МеВ, були отримані для радіуса нуклона 1 Фермі. Значення d, можливо, вказує на наявність часток з R = d / 2 і масою m ≈ 4 ... 1,9 МеВ.

Дані уявлення достатні для визначення мас адронів. Є деяка дуже слабка аналогія оболонок з кварками (ненаблюдаемость, послідовне зростання мас, число оболонок, їх придатність в якості складових частин адронів).

До радіусам адронів

У першому наближенні адрони, мабуть, можна представити у вигляді куль з радіусом> 0,4 ​​Фермі (Ф). Тоді з достатньою точністю можна визначити зміну розмірів адронів.

За проведеними оцінками:

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 різниці радіусів:

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 чином, досвід показує, що, в межах помилок, d є константою, приблизно рівної 0,2 ... 0,25 Ф (це основний результат і попереднього [1], і даного повідомлень).

Слід врахувати, що в представлених повідомленнях проведені якісні оцінки, що виявляють деякі структурні особливості аналізованих адронів.

Попереднє [I] і дане повідомлення можуть бути розглянуті і як тези до повідомлення на семінарі ІФВЕНАНРК.

До спектру мас адронів

З попередніх повідомлень [I, II] випливає, що, мабуть, адрони можна розглядати як просторові об'єкти з певними зонами, однією з характеристик яких є число n = 1, 2, 3 ... Якщо визначати маси мезонів у порядку зростання n:

Mn = a (nd) 3.

де a = 4,19 ρ, ρ - щільність маси адрони, d ≈ 0,2 ... 0,25 Фермі, то виявляється, що у публікованих таблицях за мезонами відсутня група з масою 7500МеВ ± 500МеВ (n = 8), на що хотілося б звернути увагу. Якщо оцінки попередніх [I, II] і даного повідомлень вірні, то такі мезони повинні спостерігатися.

Деякі характеристики структури адронів

Для розгляду структури адронів приймається, як припущень, сталість щільності маси адронів ga та їх сферичність. Оцінки показують, що при цих припущеннях радіуси адронів Ra приймають ряд дискретних значень, а їх приріст ΔRa незважаючи на деякі відхилення, викликані може бути наближеністю вищевказаних припущень, є практично постійною величиною (ΔRa ≈ 0,25 Фермі). Отже, адрони, в першому наближенні, можна розглядати як просторові адрони з дискретним збільшенням їх мас Ma [Ma = c1n3 (lg Ma = c2 +3 lgn); c1, c2, - константи, n = 1, 2, 3 ...] . Число n досить точно показує місце даного виду адронів в їх масовому спектрі (зі зміною n на 1 з'являється новий вид адронів).

Дані уявлення призводять до появи первинної частки (n = 1) з радіусом ≈ 0,25 Фермі, властивості якої підлягають дослідженню, оскільки з неї починається адронний група і оскільки не визначені її квантові характеристики. Слід також зазначити, що з'являється підгрупа адронів з мінімальною масою ≈ 7500МеВ (n = 8), встановлення реального існування якої, дозволить певною мірою з'ясувати можливості такого розгляду структурних особливостей адронів.

Адрони виявляють деякий оболонкової будову з характеристичним квантовим числом n.

Це зауваження (див. повідомлення I, II, III) містилося на семінарах ІЯФ і ІФВЕНАНРК (жовтень 1993).

Графічний спектр адронів представлений на рис.1.

Рис. 1. Логарифмічний масовий спектр адроновя (+ - експеримент;  - розрахунок)

Про радіусах адронів

Експерименти Хофштадтера [1, 2] і експериментальні дані для радіусів ядер [3] дозволяють вважати нуклони просторовими об'єктами достатньої довжини. Для уточнення вихідних уявлень [4, 5, 6] необхідна оцінка радіусів інших адронів, яка ймовірно може бути проведена при припущенні [4, 5] рівномірного збільшення цих радіусів Rn = nd (n = 1, 2, 3 ..., d - константа). Чисельні значення таких оцінок з використанням табличних значень мас (радіуси дані у фермі, маси в МеВ) представлені в табл.1.

Таблиця 1

* Для порівняння включені і розраховані частки з масами М ≈ 15 і ≈ 7500.

Коливання збільшення радіусу адронів у dn, n-1 = Rn-Rn-1 (табл.2) може бути, є наслідком певної некоректності прийнятих припущень.

Таблиця 2

Таким чином, досвід показує на наближене сталість збільшення радіусу (d ≈ 0,2).

Деякі характеристики адронів

У роботі (повідомлення III) розглядалися маси адронів. Якщо вірна передбачуваний зв'язок між цими масами, то повинна бути група часток з початковою масою ≈ 7500МеВ. Це зауваження ілюструється таблицею (ΔMK, π = MK-Mπ і т.д., маси дано у МеВ).

Таблиця 3

Приріст мас вважалося за рівністю [3]: ΔM (n, n-1) = с1 [n3-(n-1) 3]. Таким чином, як випливає з таблиці, може бути, мабуть, оцінено масовий спектр кварків.

Список літератури

Газіоровіч С. Фізика елементарних частинок. - М., 1969.

Токтар К.А. Про структуру адронів. МДП «Принт» ІФВЕ НАН РК, Алмати, 1993.

Токтар К.А. До радіусам адронів. Алмати, 1993р. МДП «ПРИНТ», ІВФЕ НАН РК.

Токтар К.А. До спектру мас мезонів. Алмати, МДП «ПРИНТ», ІВФЕ НАН РК.

Токтар К.А. Деякі характеристики структури адронів. Тези доповідей міжнародної конференції з ядерної та радіаційної фізики, Алмати, 33 (1997).

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

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

Елтон Л. Розміри ядер, М., 1962.