|
|
mi. Мало распростран╦нные 130Ва (0,101%) и 132Ва (0,097%) могут использоваться как стабильные индикаторы. В качестве радиоактивных индикаторов применяются искусств, изотопы 131Ва (электронный; захват, 7V ≈11,5 сут), 13!*Ва (электронный захват, Т,< ≈10,73
года), 140Ва (р--раснад, 7\\/г-12,79 сут). с. С. Бсрдоносов.
БАРИОНИЙ (квазиядро) ≈ кваяиндерпэосвязанное состояние пары бприоп-антибарион с малым (но сравнению с массой бариона) дефектом или избытком массы. На языке кварковой модели адронов ≈ многокварковое состояние (из кварков и антикварков). Силы притяжения, действующие между барионом и аитибарионом, обеспечивающие возможность существования Б., имеют ту же природу, что и ядерные силы. Радиус Б. ~10~13 см. Б. нестабилен вследствие неизбежной аннигиляции его составляющих; время его жил и и "^10** ^ с (что отвечает истсств. ширинам ^100 М:>В). В. должен иметь целое значение спина и нулевой бариошшй заряд, т.е. обладать свойствами мезонов. Внешне Ь. проявляется как тяж╦лый мезонный 1*эонанс, распадающийся на я-мезо-ны или барион-антибаршшную кару. Ожидаемая масса Б. ~2 ГэВ. В принципе Б. может состоять из бариона и аптибариона с любыми внутр. квантовыми числами, напр. странностью. Экспериментально отчетливо наблюдались розонансы нуклон-актинуклон в области энергии ~2 ГэВ с характерной адрокной шириной (~Л()0 Mi>Tt), Вопрос о существовании более узких состояний Б. окончательно не реш╦н. Теоретически существование связанной системы нуклон-антинуклон было предсказано И. С. Шапиро с сотрудниками
В 1969. м. Ю. Хлопов,
ЬАРИОННАЯ АСИММЕТРИЯ ВСЕЛ╗ННОЙ ≈ экстраполяция на Вселенную в целом наблюдаемого преобла» дания вещества над антивеществом в нашем локальном скоплении галактик. Заключение об отсутствий сопоставимого с веществом кол-ва антивещества (в скоплении галактик доля антивещества составляет <10~4) основано на зксиерим, поисках аннигиляц. Y~KBaiITOB-Количеств, мерой асимметрии Вселенной служит величина
6 =
п ≈ л
178
где «, п и п-у ≈ концентрации барионов, антибарионов и реликтовых фотонов. Концентрация реликтовых фотонов известна достаточно хорошо ≈ они имеют план-ковский спектр с темп-рой Т ~ ЗК, что соответствует rav--500 см"а. Плотность барионного заряда известна гораздо хуже; ограничения на параметр замедления расширения Вселенной из космологич. плотности вещества дают п<3'Ю~в см~д; снизу и ограничено массой видимого вещества галактик: п>3- 10~н см~в. Т. о., 6=10~8≈10~10. При адиабатич. расширении Вселенной величина б слабо зависит от времени. Так, с момента t≈10~в с, что соответстнует томп-ре Вселенной Г ~1 Г;)В (см. Горячей Вселенной теория), К настоящему времени она уменьшилась приблизительно в 5 раз из-за подогрева фотонного газа при аннигиляции тяж╦лых частиц (изменения И за счет возможных процессов с несохраненном бариопно╦о числа 13 не происходит, поскольку их скорость при Т^Л. ГэВ пренебрежимо мала). Физ. смысл величины б состоит в том, что при *^10~у с она совпадает ко порядку неличины с относит, избытком барионом над аптибарионами, поскольку при Т ≈ 1 ГэВ КОЛ-DO пуклон-антмнуклоппых (кварк-апти-кварковых) пар и фотонов совпадает (с точностью до числа степеней свободы). Т. о., при £~10~в с па Ю8≈ 101(| барион-антибарионных пар приходился один избыточный барион.
Величина и является фупдам. характеристикой Вселенной. Объяснение происхождения Б. а. В. и величины б ≈ одна из ключевых проблем совр. космологии и физики элементарных частиц. Конечно, можно стать на точку зрения, что Вселенная с самого начала была
глобально асимметричной, а величину с) задать как начальное условие. Такое «объяснение» ничему не противоречит, однако оно представляется неудовлетворительным.
Наиб, привлекательным является такое объяснение происхождения Б. а. В., в к-ром принимается, что Вселенная сначала симметрична по #т а затем на пек-ром этапе возникает асимметрия в наблюдаемой части Вселенной. Если закон сохранения барионного числа в микропроцессах является точным, то для ;>того необходима либо сепарация вещества и антивещества в макро-скопич. масштабах (что считается трудно осуществимым), либо «погробоние» антибаршшов в ч╦рные, Оыра, к-рые при условии нарушения С Р-инвариантности могут разделять вещество и антивещество. Последний подход рассматривался; однако для количеств, оценок он требует дополнит, гипотез о существовании тяж╦лых частиц, распадающихся с сильным нарушением 6'Р-инвариантности.
Налб. естественным с точки зрения физики частиц представляется подход, при к-ром барионное число не сохраняется. Общие условия возникновения В. а. В. при этом таковы. Взаимодействия, не сохраняющие В, должны нарушать зарядовую симметрию С (см. Зарядовое сопряжение), поскольку при сохранении С скорости прямых и обратных процессов с несохраиошчем В одинаковы. Аналогично должна нарушаться СР-инвариантность. Наконец, эти процессы /^-нарушающего взаимодействия но должны находиться в тррмо-динамич. равновесии, поскольку тогда требование сохранения симметрии СРТ {см. Теорема СРТ) обеспечивает нейтральность системы по всем песол ран н тщимся зарядам, и данном случае но М, т. е. в термодина.чшч, равновесии Н -0. Синтез моделей великого объели п-еп,ия и теории горячен Вселенной обеспечивает естеств. выполнение всех условий образования Б. а. В., поскольку модели великого объединения содержат С- и СР-несохраняющие взаимодействия, нарушающие В, а Вселенная при своем расширении и охлаждении проходит стадию, когда ;>ти взаимодействии выходят из равновесия.
Предполагаемый механизм возникновения Ь, а. В. таков. Согласно моделям великого объединения, в природе существуют лситокварки (X) ≈ частицы, переносящие взаимодействия с несохранением В. Их масса зависит от модели: векторные лептокнаркп обычно имеют массу порядка М % ~1014≈101а Г:)В, а скалярные ≈'Ю10≈Ю16 ГэВ. Вследствие С- и б^-нарупи'Нин, а также нссохранрнин И при распаде лентокварков чаще образуются кварки (q) и лептоньт (£), чем антикварки
((/) и антилептоны (I). ЗарядОно-симметричнан часть вещества плазмы в последующей эволюции Все.:кчшои аннигилирует в конце концов в фотоны, нейтрино и антинсмттрино, тогда как асимметричная часть оста╦тся, давая начало наблюдаемому миру галактик, зве'зд и т. п. Величина пояникающей т. о. асимметрии определяется как параметрами модели великого объединения, так и законом эволюции Всо-ж'шюп. Так. предположим, что существует один лептокварк X, к-рьш может распадаться либо на два антикварка, ;nif>o на кварк и лептон с парциальными ширинами соответственно Гг и Г2. Тогда бариошгып заряд Sj^, образугощн^гся при распаде X, равен (B(f =1/з}:
≈Г А г
,. 1 2 ^Г 1
Г
tot
t ≈ полная ширина распада). Для ннтилен'гоквар≈ ка X, распадающегося по схеме; X≈- <у/ или X-*ql
с ширинами FI и
В силу СР Г-теоромы Ftot "^
101
∙Г ≈ '> - ,
1 г i_ _г_ г \\
-^Г Х 2 1 -rj-J 1 Ь
Г
2 ≈ Г1-|-Г2, однако
")
}
