И тут в мой разум грянул блеск с высот,
Неся свершенье всех его усилий.
(Данте)
Всякое человеческое познание
начинается с созерцаний,
переходит к понятиям
изаканчивает идеями.
(И.Кант)
План: стр.
I.Введение
1. Наука о природе.
2. Чем заинтересовала меня тема?
II. Основная часть
1. Физика и математика.
2. Красота науки.
3. Симметрия пространства и времени.
4. Симметрия пространства.
5. Однородность и обратимость времени.
6. Зеркальная симметрия.
7. Повороты в пространстве – времени.
8. Симметрия физических явлений.
9. Нарушение зеркальной симметрии.
10. Зарядово–зеркальнаясимметрия.
11. Спонтанное нарушение симметрии.
12. Внутренняя симметрия.
13. Калибровочная инвариантность.
14. Изотопическая симметрия.
15. Странность. История одной симметрии.
16. Кварки.
III. Заключение
1. Наука физика – моё увлечение.
IV. Термины и литература
I.Введение
Наука оприроде – физика, открывающая суть и основы материального мира, ведёт насстрогим и нелегким путем к истине. Любопытство и удивление толкают человека наэтот путь, заставляют его учиться всю долгую жизнь. За это природа дарит емувеликое благо – знание, и оно служит человеку, облегчая его труд на Земле,открывая путь в космос.
Развитиенауки имеет свои законы. Из наблюдения окружающего рождается предположение оприроде и связях процессов и явлений; из фактов и правдоподобных предположенийстроится теория; теория проверяется экспериментом и, подтвердившись, продолжаетразвиваться, снова проверяется бесчисленное множество раз.… Такой ход развитияи составляет научный метод; он позволяет отличить заблуждение от научнойистины, подтвердить предположение, избежать ошибок.
Уфизики своя форма приложения общего научного метода, свои принципы познания.Они позволяют увидеть странный мир симметрий, начинающийся с простейшейгеометрической правильности и простирающийся до свойств элементарных частиц.Принципы симметрии лежат в основе самых сложных, самых современныхфизических теорий, более того – в основе законов природы. Главное направлениесовременной физики – поиск симметрий и единства законов природы.
Мы свами постараемся понять суть тех удивительных событий, которые произошли вфизике в XXвеке,когда была создана квантовая теория, позволяющая открыть законы, управляющиемикрообъектами; теория относительности, давшая новое представление опространстве и времени… Когда эти теории объединились, они привели к открытиюцелого мира элементарных частиц, к разгадке тайн далеких звезд, к познаниюистории Вселенной.
Однаждыв газете я прочитал сообщение о катастрофе самолета, причиной гибели которогобыло нарушение симметрии в конструкции, всего на 1о. Менязаинтересовала связь симметрии с другими науками, особенно с физикой. Хотелосьузнать больше. И оказалось, что по данной теме существует богатейший материал,который я с удовольствием читал, изучал, восхищался. В своем реферате тщательноподбирал сведения, показывающие связь симметрии и физики. Физика намечает путик пониманию единства, симметрии, динамики явлений природы, она стараетсянарисовать, по возможности, точную картину мира, выясняет, какие возможныегеометрические понятия осуществляются в нашем мире. Самым важным понятием дляизучения окружающего мира является симметрия. Идею симметрии подсказывает самаприрода. Любопытство, желание узнать, как устроена природа – всё это побудиломеня к изучению данной темы. Что же такое теоретическая физика, как работаютфизики-теоретики? Как они изучают природу с помощью бумаги и карандаша, выводяновые соотношения, опираясь на ранее найденные экспериментально и теоретическизаконы природы. Какую роль играет симметрия.
II. Основная часть.
1. Физика и математика.
МаксБорн – немецкий ученый, один из основателей квантовой механики – сказал:«Математический формализм оказывает совершенно удивительную услугу в делеописания сложных вещей…» Действительно, количественное описание физическогомира невозможно без математики: она дает способ решения уравнений, методыописания, она открывает красоту опытных наук. Многие симметрии можно увидетьтолько с помощью сложнейших математических построений, после искусныхпреобразований.
Мыначали со слов Макса Борна, но привели только первую половину его высказыванияо математическом формализме, а вторая вот: «… но он нисколько не помогает впонимании реальных процессов».
Математическиепостроения не зависят от свойств окружающего мира, математика не интересует,для каких физических величин будут использованы уравнения, поэтому математикастала «универсальным инструментом для всех естественных наук». Все выводыматематики должны быть логически строгими и безупречными, вытекающими и принятыаксиом.
Физикастарается нарисовать по возможности точную картину мира, используя и недоказанныепредположения, оценивая, насколько они убедительны, угадывая, какие недостающиесоотношения реализуются в природе. Если математик исследует все возможные типыгеометрий, то физик выясняет, какие именно геометрические соотношенияосуществляются в нашем мире.
Физикдумает не столько о методах решения, сколько о том, законны ли сделанныеупрощения, с какой точностью и при каких значениях переменных, найденныеуравнения правильно описывают явление и, главное, что произойдет, еслирезультат подтвердится или будет опровергнут опытом, от каких предположенийпридется отказаться, как изменится наш взгляд на все другие известные явления.Если случится, что все результаты какой-либо области физики можно будет вывестииз нескольких строго установленных экспериментально аксиом, эта область станетразделом прикладной математики или техники, как это произошло с классическоймеханикой, электродинамикой, теорией относительности. Теоретическиепостроения в физике требуют постоянногосогласования с уже известными законами природы, с тем, что мы знаем обокружающем мире. Физическая теория не логическая конструкция, а здание,построенное на правдоподобных предположениях, которые предстоит проверить.
Физикаи математика – науки с разными целями и подходами к решению задач.
2. Красота науки.
Древнегреческийастроном Птолемей разработал математическую теорию движения планет вокругнеподвижной Земли, и эта теория позволяла вычислять их на небе. В 1542 г. был написан главныйтруд великого польского ученого Николая Коперника «Об обращении небесных сфер»,совершивший переворот в естествознании, объяснявший движение небесных светилвращением Земли вокруг оси и обращением Земли и планет вокруг Солнца.Гелиоцентрическая система Коперника сменила сложную геоцентрическую систему Птолемея.
Согласнозамечательной теории 20 в. – теории относительности, законы природы можноформулировать в любой системе координат, даже во вращающейся. Во Вселенной несуществует выделенной системы координат, и раз так, то обе точки зрения – иПтолемея, и Коперника – равноправны, первая принимает за систему отсчета Землю,а вторая – Солнце.
Но тутсвое веское слово сказала красота системы Коперника. Простота описания движенияпланет в гелиоцентрической системе так облегчает работу ……., что превращается в качественно новое явление, даетдорогу развитию теории. Открытие законов Кеплера, небесная механика Ньютона –следствия открытой Коперником красоты мира.
Физикаимеет скрытую внутреннюю красоту мироздания, но и красота самой физическойтеории часто настолько убедительна, что заставляет физиков ставить сложнейшиеэксперименты, чтобы подтвердить или опровергнуть сделанные предположения.
Когдаученый находит изящное построение, оно почти всегда или решает поставленнуюзадачу, или пригодится в будущем для других задач. Поиски красоты ведут нас кпознанию природы.
3. Симметрия пространства и времени.
Соразмерность– таково древнее значение слова «симметрия». Античные философы читалисимметрию, порядок и определенность сущностью прекрасного. Архитекторы, художники,даже поэты и музыканты с древнейших времен знали законы симметрии. Строгосимметрично строятся геометрические орнаменты; в классической архитектурегосподствуют прямые линии, углы, круги, равенство колонн, окон, арок, сводов.Конечно симметрия в искусстве не буквальная – мы не увидим на картине человекаслева и точно такого же справа. Законы симметрии художественного произведенияподразумевают не однообразие форм, а глубокую согласованность элементов.Ассиметрия – другая сторона симметрии, ни природа, ни искусство не терпятточных симметрий.
Понятийсимметрии в науке постоянно развивалось и уточнялось. Наука открыла целый мирновых, неизвестных раньше симметрий, поражающий своей сложностью и богатством,- симметрии пространственные и внутренние, глобальные и локальные; даже такиевопросы, как возможность существования антимиров, поиски новых частиц, связаныс понятием симметрии.
4. Симметрия пространства.
Самаяпростая из симметрий – однородность и изотропность пространства. Красивое слово«изотропность» означает независимость свойств объектов от направления.Однородность пространства означает, что каждый физический прибор долженработать одинаково в любом месте, если не изменяются окружающие физическиеусловия.
Понятиесимметрии – соразмерности – относится не только к предметам, но и ко всемфизическим явлениям и законам.
И так,физические законы должны быть инвариантны – неизменны – относительноперемещений и поворотов.
5. Однородность и обратимостьвремени.
Однородноне только пространство, но и время. Все физические явления идут одинаково,когда бы они не начались – минуту или миллиард лет назад. Свет далеких звездидет до нас миллиарды лет, но длины волн света, излучаемого атомами звезд,такие же как у земных атомов, электронына далеких звездах движутся так же, как и на Земле. На этом примере с большойточностью установлено равномерность хода времени, и это означает, что во всякоевремя относительная скорость всех процессов в природе одинаково.
Законыприроды не изменяются и от замены времени на обратное; посмотрев назад повремени, мы увидим то же, что впереди.
Ивсе-таки это наблюдаемая в практической жизни необратимость кажущаяся. За нейстоит строгая обратимость механических законов. Но когда система сложная, нужноочень долго ждать, пока произойдет чудо, и разбитая чашка снова станет целой.На это уйдет больше времени, чем существует Вселенная. Действительно, молекулымогут случайно так согласовать свои движения, что невероятное случится. Впростых системах вероятность странных событий гораздо больше; там прямо можнонаблюдать одинаковость расположения событий вперед и назад по времени. В маломобъеме газа молекулы то стекаются вместе, то растекаются, так что плотностьтолько в среднем совпадает с плотностью газа, и характер этих колебаний совершенносимметричен относительно прошлого и будущего.
Вмеханике и электродинамике обратимость времени прямо видна из уравнений;глубоко проанализировав другие явления, в том числе и биологические, физикипришли к заключению, что речь идет о всеобъемлющем свойстве Вселенной. Нооказалось, что в «слабом взаимодействии» элементарных частиц некоторыесимметрии нарушаются, в том числе и обратимость времени. Кроме того симметриинарушаются на космологических расстояниях и временах. Так как Вселеннаядвадцать миллиардов лет назад была сверхплотной, так как она с тех поррасширяется, существует слабое нарушение временной однородности и обратимости,но это практически не влияет на обычные земные эксперименты.
Симметрии,о которых мы рассказали, на научном языке формулируются так: все законы природыинвариантны относительно операции переноса в пространстве и времени иотносительно поворотов в пространстве. С очень большой точностью.
6. Зеркальная симметрия.
Еслимы закрутим волчок налево, он будет кружиться и двигаться так же, какзакрученный направо, только фигуры движения правого волчка будут зеркальнымотражением фигур левого. Чтобы проверить зеркальную симметрию, можно построитьтакую установку, в которой все детали и их расположения будут зеркальносимметричны прежним. Если обе установки будут давать одинаковый результат,значит явление зеркально симметрично. Это требование соблюдается для зеркальноассиметричных молекул: если они образуются в равных условиях, число левыхмолекул равно числу правых.
Вистории физики был удивительных случай, когда открытие двух зеркальных формвещества было сделано с помощью микробов! Основоположник современноймикробиологии Луи Пастер предположил, что искусственная кислота состоит из двухзеркально-симметричных форм, одна поворачивает направление плотностиполяризации направо, а другая – налево. В результате направление не меняется.
7. Повороты в пространстве – времени.
Замечательноесвойство механических движений было обнаружено Галилеем: они одинаковы внеподвижной системе координат и в равномерно движущейся на Земле и в летящемсамолете. В 1924 году нидерландский физик Хендрик Антон Лоренц обнаружил, чтоэто свойство существует и в электродинамических явлениях. Попутно выяснилосьважное обстоятельство: скорость заряженных тел не может превысить скоростисвета. Анри Пуанкари показал, что результаты Лоренца означают инвариантностьуравнений электродинамики относительно поворотов в четырехмерном пространстве,где кроме трех координат есть еще одна – временная. Эйнштейн обнаружил, что этасимметрия всеобщая, что все явления природы не изменяются при таких поворотах.
Какпроявляется эта симметрия в физических законах?
Всефизические величины различаются по тому, как они изменяются при повороте.Совсем не изменяются скаляры; другие – векторы – ведут себя при поворотах какотрезок, проведенный из начала координат в какую-нибудь точку пространства; какпроизведение двух векторов изменяются тензоры; спиноры – это величины, изкоторых можно образовать квадратичную комбинацию, изменяющуюся как вектор, илискалярную, не изменяющуюся при поворотах.
Симметриятребует, чтобы во всех слагаемых уравнениях стояли величины, одинаковоизменяющиеся при поворотах. Так же как нельзя сравнивать время и длину, массу искорость, невозможно приравнять скаляр к вектору – уравнение нарушится приповороте.
Сутьсимметрии именно в этом разделении величин на скаляры, векторы, тензоры,спиноры…
Всесимметрии, которые мы рассмотрели, — зеркальная, однородность и изотропностьпространства и времени – в начале 20 века были объединены теориейотносительности в единую симметрию четырехмерного пространства – времени.
Всеявления природы инвариантны относительно сдвигов, поворотов и отражении в этомпространстве.
8. Симметрия физических явлений.
Кромесимметрии пространства – времени существует еще множество других симметрий,управляющих физическими явлениями, определяющих свойства элементарных частиц иих взаимодействий. Мы увидим, что каждой симметрии обязательно соответствуетсвой закон сохранения, который выполняется с такой же точностью, как и самасимметрия.
Когдав 30-х годах изучался радиоактивный распад, оказалось, что энергия вылетающихпри распаде электронов меньше разности энергий ядер до и после распада. Физикипредположили, что вместе с электронами вылетает нейтральная частица – нейтрино,унося излишек энергии. Существование нейтрино было затем доказано на опыте поего непосредственному действию на вещество. Энергия сохраняется с той жеточностью, с какой соблюдается однородность времени.
И так,каждой симметрии соответствует свой закон сохранения. И наоборот, когдакакая-либо величина остается неизменной, значит существует симметрия,обеспечивающая сохранение этой величины. Неудивительно, что законы сохраненияэнергии, импульса, углового момента соблюдаются во всех явлениях природы, ониесть следствие такого свойства нашего мира, как симметрия пространства ивремени.
9. Нарушение зеркальной симметрии.
Оказалось,что заряженный К-мезон распадается двумя способами: на два или три пи-мезона, азеркальная симметрия запрещает ему распадаться обоими способами.
Зеркальнаясимметрия связана с законом сохранения – сохраняется величина, котораяназывается четностью. Что это такое?
Свойствачастиц не должны изменятся при зеркальном отражении, но волновая функция может изменитьзнак. Когда она не изменяет знака, состояние называется четным, а когдаизменяет – нечетным. Значит, если существует зеркальная симметрия, каждаячастица имеет определенную четность.
Примернов то же время американские физикиизучали В-распад кобальта, при котором из ядер вылетаю электроны антинейтрино. Оказалось, что электронывылетают преимущественно под тупыми углами к направлению магнитного поля, вкоторое был помещен кобальт. По закону зеркальной симметрии они должны былиодинаково часто вылетать, как под тупыми углами, так и под острыми.
Смятениефизиков было таково, что они усомнились и в других свойствах симметриипространства. Тогда Лев Давыдович Ландау и независимо Ли Цзундао и Янг Чтельнинпредположили, что участвующие в В-распаде электроны, нейтрино, нуклонызеркально асимметричны и, чтобы восстановить симметрию, нужно перейти кантичастицам. Казалось, что выход найден – асимметрия вылета объясняласьасимметрией участвующих частиц. Тогда асимметрия слабого взаимодействия неозначала бы нарушения зеркальной симметрии пространства.
10. Зарядово-зеркальная симметрия.
Длявсех явлений природы, кроме слабых взаимодействий, существует еще зарядоваясимметрия: законы природы не изменяются, если все электрические заряды заменитьна обратные.
Былипредсказаны и обнаружены античастицы – позитрон, антипротон, антинейтрон и т.д.Из них можно составить ядро антиэлемента. Если к такому ядру, заряженномуотрицательно, прибавить позитроны, получится антиатом, из антиатомов –антивещество, с теми же свойствами, что и обычное вещество.
Послеопытов, о которых мы только же рассказали, зарядовую симметрию пришлосьуточнить. В место ней существует Зарядово-зеркальная симметрия: законы природыне изменяются, если все заряды в мире заменить на обратные, и одновременнопроизвести зеркальное отражение. Антимир – зеркальное отражение нашего мира.
Большинствоастрофизиков считают, что антимиров нет. Дело в том, что на границах вещества иантивещества должна происходить аннигиляция электронов и позитронов – они превратилисьбы в пары квантов с энергией каждого 0,5 МэВ. Таких квантов должно было бытьочень много во Вселенной, их нет.
Зарядово-зеркальнаясимметрия тоже оказалась неточной: в опытах по распаду все того же К-мезонабыло обнаружено принципиально важное нарушение закона Зарядово-зеркальнойсимметрии. Означает ли это асимметрию пространства, пока не известно.
11. Спонтанное нарушение симметрии.
Симметричныеуравнения могут иметь ассиметричные решения. Теория элементарных частицпредполагает, что максимальная симметрия, царствует на сверхмалых расстояниях,а на больших возникает спонтанное нарушение, которое может сильно замаскироватьсимметрию. Симметрию не всегда можно легко увидеть. Ее примеры встречаются накаждом шагу: капля воды, лежащая на столе, — пример такого нарушения; было быболее симметрично, если вода размазалась бы по столу тонким слоем.Кристаллические решетки твердых тел – нарушение разных симметрий; однородноехаотичное расположение атомов, которое возникает при высокой температуре,полнее отражает симметрию, однородность и изотропность пространства. Но придостаточно низких температурах устойчиво ассиметричное состояние твердого тела– кристаллическая решетка.
12. Внутренняя симметрия.
Нампредстоит обсудить еще один тип симметрий, также оплодотворяющий современнуюфизику, как и пространственные.
Существуют«внутренние симметрии», которые означают неизменность явлений не при отражении,сдвигов или поворотах пространства, а при изменении некоторых внутреннихсвойств полей или частиц. Так сильные взаимодействия слабо зависят от зарядаучаствующих частиц, это свойство позволяет установить «изотопическую симметриюсильных взаимодействий» — пример внутренней симметрии.
Каждаясимметрия (внутренняя) так же как и пространственная приводит к своему законусохранения и наоборот – когда какая-либо величина сохраняется во многихявлениях, это, как правило, означает, что существует симметрия, обеспечивающаясохранение.
13. Калибровочная инвариантность.
Калибровочнаяинвариантность или калибровочная симметрия, означает, что никакиеэлектродинамические явления не изменяются при тех изменениях векторногопотенциала, которые сохраняют значения электрического и магнитного полей вкаждой точке пространства-времени. Следствие этого свойства электродинамики выполняетсяна опыте с большой точностью. Какие же изменения вектора потенциала допустимы.Самое простое – добавление к векторному потенциалу постоянного слагаемого,независящего от координат. От этого разности значений векторного потенциала неизменяются и, значит напряженности будут прежними. Но, оказывается, векторныйпотенциал допускает гораздо больший произвол – к нему можно добавитьопределенным образом подобранную функцию от координат и времени без того, чтобыизменить электрические и магнитные поля.
Калибровочнаяинвариантность должна дополняться в каждой точке пространства, это локальнаясимметрия.
Калибровочнаяинвариантность обеспечивает сохранение полного заряда не только во всемпространстве, но и в каждой точке.Заряды могут только перелетать, они не могут исчезнуть в одной областипространства и появиться в другой без того, чтобы возник электрический ток,переносящий заряды.
Хорошопроверенный на опыте закон кулона тоже есть следствие калибровочнойинвариантности, даже малое нарушение этого требования изменило бы законраспространения длинных радиоволн, что противоречило бы нашему повседневномуопыту. Требование калибровочной симметрии было определяющем при созданииквантовой электродинамике, в которой законы квантовой механики применяются нетолько к частицам, но и к самому электромагнитному полю.
Пониманиекалибровочной инвариантности особенно обогатилось после создания квантовоймеханики. Волновые функции заряженных частиц изменяются при калибровочномизменении векторного потенциала таким образом, чтобы оставались неизменнымиуравнения движения всей системы – полей и взаимодействующих с ними частиц.Такая обобщенная калибровочная инвариантность приводит к громадному количествунаблюдаемых следствий.
14. Изотопическая симметрия.
Одиниз простых примеров внутренней симметрии – «изотопическая инвариантностьсильных взаимодействий» — подтвердился многочисленными экспериментами иоказался очень важным для построения теории ядра.
Введемновое понятие – изотопический спин, и пусть его свойства напоминают обычныйспин, тогда изоспин1 будет иметь три проекции, а изоспин1/2 –две. У нуклона два изотопических состояния, следовательно, его изоспин равен½, а протон и нейтрон соответствуют двум проекциям: ½ и ½.У Пи-мезона изотопический спин1. Положительный, отрицательный инейтральный Пи-мезоны соответствуют трем проекциям изоспина1. Такимобразом сильные взаимодействия обладают свойством изотопической инвариантности,они не зависят от того, в каком изотопическом состоянии находятсявзаимодействующие частицы.
Изотопическаясимметрия неточна: частицы разных зарядов имеют хоть и близкие, но неравныемассы.
15. Странность.
Созданиемощных ускорителей и чувствительных методов обнаружения привело к открытиюогромного количества новых частиц. Они рождаются при столкновении нуклонов илиобнаруживаются по их влиянию на расстояние. Прежде всего обнаружились«странные» частицы. Их странность в том, что они рождаются не поодиночке, какпи-мезоны, а только парами – частица с античастицей. Чтобы объяснить этосвойство, пришлось приписать частицам, помино спина и изоспина, еще одно число– «странность».
Вскореобнаружились и другие странные частицы. Для включения их в одно семейство снуклоном или пионом понадобилось усложнение изотопической симметрии. Нужно былопредположить более широкую симметрию, включающую странные частицы. Обнаружилисьдва больших семейства сильновзаимодействующих частиц: барионы и мезоны.
Изобилиечастиц, обнаруженных в результатеуспехов теоретической и экспериментальной физики, не радовало, а толькоозадачивало теоретиков. Начались попытки найти проматерию или прочастицы, с тем, чтобы всеобилие наблюдаемых частицполучалось бы из комбинаций нескольких элементарных, или, говоря осторожнее,более элементарных частиц.
Историяодной симметрии.
Необыкновеннопоучительна и драматична история работ по нахождению субчастиц, из которыхсостоят адроны. Из разрозненных фактов постепенно возникало все болееотчетливая картина устройства адронов. Мы перечислим главные события этойдрамы, за которыми стоят огромные усилия физиков всех стран, временные удачи ипровалы, судьбы людей, потерявших годы в попытках найти истину на неправильномпути. Вместе с тем мы увидим, что неудавшиеся попытки каждый раз приближали кцели и подготовили правильные решения.
16. Кварки.
Всемногочисленные попытки получить наблюдаемые семейства барионов и мезонов изчастиц с целым электрическим и барионным зарядом потерпели неудачу. Неожиданныйвыход из тупика был найден американскими теоретиками Мари Гелл-Маном инезависимо Джорджем Цвейгом.
Онипредположили, что все адроны составлены из частиц с барионным зарядом, равным1/3 нуклонного, и с электрическим зарядом, равным 2/3 или 1/3 заряда протона.Спин у этих частиц такой же, как и нуклона, равный ½. Частицы с дробнымэлектрическим зарядом никогда не появлялись на опыте, и физики были так прочноубеждены в том, что все заряды кратны электронному или протонному, что идеячастиц с дробным разрядом казалась дикой. Гелл-ман назвал эти дикие частицыкварками.
Всеадроны, как по мановению волшебной палочки, улеглись в те группы с одинаковымисвойствами, которые были ранее установлены экспериментально.
Барионысостоят из троек кварков, чтобы барионный заряд был равен 1. Из трех кварковможно составить две комбинации со спином ½ и 3/2, поэтому и возникаютдва семейства барионов. Пришлось ввести три типа кварков: верхний (u), нижний (ά), странный (S). Кварк u имеет электрический заряд 2/3; ά – u–sкварки – 1/3; странный кварк имеетстранность 1, а u– uά — кварки имеют странность 0.Кварки u, ά есть две изоспиновые проекции одной частицы с изоспином½. Нейтрон и протон устроены так: n=(uάά); p=(άuu). Легко увидеть, что при этом заряднейтрона равен 0, а протона – 1, как и полагается.
Кваркинужно раскрасить!
Средибарионов, составляющих десятку со спином 3/2, есть дельта – резонанс. ouобозначается ∆. Эта частицаживет недолго, ее трудно увидеть в свободном состоянии. Однако она проявляетсяв рассеянии пи-мезонов и нуклонов. Дельта-барион представляет собой связанноесостояние нуклона и пи-мезона. В процессе рассеивания пи-мезон и нуклон навремя объединяются в дельта-барион. Поэтому сечение рассеивания пи-мезона напокоящемся нуклоне имеет максимум (резонанс) при энергии пи-мезона,соответствующей этому связанному состоянию.
Воспользуемсяизвестной везде, где есть телевизор или радио, формулой E=mc2, энергия равна массе, умноженной на квадрат скоростисвета. Разделив энергию пи-мезона в максимуме сечения на с2 иприбавив к массе нуклона, получим массу дельта-резонанса ( m∆=Eп.+mk./с2 ). Поскольку нуклон и пи-мезон нестранные частицы, странность дельты равна нулю. А это означает, что она состоитиз u — и ά- кварков.
Позависимости сечения от угла отклонения рассеивания частиц было установлено, чтоспин дельты равен 3/2. Были обнаружены четыре изотопические разновидностидельта-бариона, отличающиеся только электрическим зарядом.
Этодельта-бари