1tom - 0677.htm
79
Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е, М., Статистическая физика, ч. 1, 3 изд., М., 1076; На и Д ж., Фиаические свойства кристаллов,.,, пер. с англ., 2 изд.,М., 11*67; Сиротин Ю. И., Шаскольская м. П., Основы кристаллофизики, 2 изд., М., 1979; Современная кристаллография, под ред. Б. К. Вайнштейна, т, 1≈4, М., 1979≈81; П и-к и н С. А., Структурные превращения в жидких кристаллах, М., 1981, В, В. Кочарввский, Вл. В. Кочароескгш.
АНИбН (от греч. anion, букв.≈ идущий вверх) ≈ отрицательно заряженный ион, движущийся в электрич. поле к аноду, А. содержатся в растворах и расплавах большинства солей, кислот и оснований (см. Электролиз). А. паз. также отрицат. заряженные ионы в ионных кристалла^.г
АННИГИЛЯЦИЯ пары частица-античастица (от позднелат. annihilatio ≈ уничтожение, исчезновение) ≈ один из видов взаимопревращения элементарных частиц. Термином «А.» первоначально наз. эл.-магн, процесс превращения электрона и его античастицы ≈ позитрона при их столкновении в эл.-магн. излучение (в фотоны, или -у-квавты). Однако этот термин неудачен, т. к. в процессах А, материя не уничтожается, а лишь превращается из одной формы в другую.
Возможность А. была предсказана П. Дираком (Р. А. М. Dirac) на основе развитой им квантовомеха-нич. релятивистской теории электрона (см. Дырок теория Дирака). В 1932 в космич. лучах были обнаружены первые античастицы ≈ позитроны, в 1933 зарегистрированы случаи А. пар электрон-позитрон.
В процессе А. е+ и е~ при суммарном спине сталкивающихся частиц /≈О испускается (вследствие закона сохранения зарядовой ч╦тности в эл.-магн. взаимодействии) ч╦тное число у-квантов (практически два), а при /≈1 ≈ неч╦тное (практически три; А. в один фотон запрещена законом сохранения энергии-импульса). Образование большого числа у-квантов подавлено из-за малости константы а (а^ 1/137), характеризующей интенсивность протекания эл.-магн, процессов. Если относит, скорость е+ и е~ невелика, А. с большой вероятностью происходит через образование промежуточного связанного состояния (е+е~) ≈ позитрония.
Столкновение любой частицы с е╦ античастицей может приводить к их А,, прич╦м не только за сч╦т эл.-магн. взаимодействия. Так, А. протонов к антипротонов в я-мезоны (преим. в 5≈6 я-мезонов) вызывается сильным
взаимодействием. При малой относит, скорости р и р их А. может происходить через связанное промежуточное состояние антипротонного атома (см. Адронные атомы) или, возможно, через барионий.
В отличие от А при низких энергиях сталкивающихся частиц, когда в процессе А. пара частица-античастица превращается в более л╦гкие частицы, при высоких энергиях л╦гкие частицы могут аннигилировать с образованием более тяж╦лых частиц (при условии, что полная энергия аннигилирующих частиц превышает порог рождения тяж╦лых частиц, равный в системе центра инерции сумме их энергий покоя}.
В экспериментах на установках со встречными пучками е + е~ высокой энергии (^1 ГэВ) наблюдаются процессы А.:
е+с- -+ ц + Ц-, (1)
е + е~ ≈> адроны. (2)
В низшем порядке теории возмущений квантовой электродинамики процесс (1) описывается аннигиляцион-ной Фейимана диаграммой с виртуальным фотоном у* (см. Виртуальные частицы) в промежуточном состоянии (рис., а). Процесс (2) происходит также через виртуальный фотон (рис., б); по совр. представлениям, в этом случае у* переходит в пару быстрых кварка (д) и антикварка (д) (рис., е), к-рые, испуская при взаимодействии с вакуумом пары кварк-антикварк, превращаются в адроны При высоких энергиях столкновения образующиеся адроны сохраняют направление движения первичных кварка и антикларка, и в конечном состоянии наблюдаются две адронные струи. Сечение таких процессов уменьшается обратно пропорционально квад-
рату 4-импульса виртуального фотона (Q2) (см. Парто-кы, Квантовая хромодииамика). Эксклюзивный процесс прямого перехода у* в адрон и его античастицу (напр., в пару я+л:~т К+К~, барион-антибарион) дополнительно подавлен формфактором адрона (уменьшающимся с ростом Q2), Согласно квантовой хромоди-
намике, возможен также процесс А. е+е~ в пару qq с испусканием глюона (g) высокой энергии (рис., г);
в этом случае в конечном состоянии долиты наблюдаться тр╦хструнные события. Отношения (Я) сочений процессов электрон-позитронной А. (2) и (1) равно сумме квадратов электрич. зарядов всех образующихся при А, кварков. Когда энергия пары е^е" становится выше порога рождения частиц нового сорта ≈ тяж╦лых
лептонов (т^) или частиц, в состав к-рых входят тяж╦лые кварки с, Ь, значение R возрастает на величину, соответствующую вкладу новых фундам, частиц, В экспериментах по е+е~-А. наблюдается резонансное образование кваркониев ≈ тяж╦лых истинно нейтральных мезонов У/^, Г и др., интерпретируемых как связанные
состояния соответственно ее, ЪЬ. Такие мезоны должны распадаться за сч╦т А. кварка и антикварка в два или три глюона (в зависимости от их полного углового момента). В процессах А.е+е~ в адроны образуются преим. мезоны. Однако с ростом энергии сталкивающихся частиц наблюдается значит, повышение выхода пар барион-антибарион в инклюзивных процессах е*е~≈»- ба-рион-антибарионН-адроны.
В столкновениях антинуклонов с нуклонами с относит, вероятностью 10~4 могут происходить процессы эл.-магн. А. антикварков антинуклона с кварками нуклона.
В результате такой A. qq образуется виртуальный фотон у*, распадающийся на пару лептонов е+е~ или \a+\i~. Процесс рождения лептонных пар в столкновениях адронов описывается в рамках кварк-партонной модели, прич╦м расч╦т эл.-магн. А. кварков и антикварков позволяет в рамках этой модели получить согласующееся с наблюдениями описание характеристик лептонных пар с большой энергией (в системе центра инерции), рождающихся в столкновениях адронов.
С ростом энергии сталкивающихся частиц сечение А. за сч╦т сильного и эл.-магн. взаимодействий падает, а за сч╦т слабого взаимодействия ≈ раст╦т. Поэтому при высоких энергиях в столкновениях адронов могут наблюдаться и процессы слабой А. кварков и антикварков в виртуальный или реальный W1^- или 2°-бозон слабого взаимодействия. Интерференция сильного и слабого взаимодействий адронов определяет эффекты слабого взаимодействия в столкновениях адронов при высоких энергиях (несохраненио ч╦тности, одиночное рождение странных и очарованных частиц в столкновениях «обычных» адронов и др.).
А. электронов и позитронов может происходить и через виртуальный 2°-бозон. Интерференция слабого и ял.-магн. взаимодействий вызывает нарушение пространств, ч╦тности в этих процессах (проявляющееся, напр., в асимметрии углового распределения пар Ц+М-~ или адронных струй). При энергии в системе центра инерции пары е+е~, равной массе (в энергетич. еди-
X X <
85
I:
")
}
