Далее: Литература Вверх: Материалы для подготовки к Назад: Квантовая физика и физика

Элементы ядерной физики и физики
элементарных частиц

Задание 45.

На рисунке показана кварковая диаграмма $\beta^-$-распада нуклона.

Эта диаграмма соответствует реакции...

Варианты ответов:

1) $p \rightarrow n + e^- + \tilde {\nu}_{_{\displaystyle e}}$;     2) $n \rightarrow p + e^- + \tilde {\nu}_{_{\displaystyle e}}$;

3) $n \rightarrow n + e^- + \tilde {\nu}_{_{\displaystyle e}}$;    4) $p \rightarrow p + e^- + \tilde {\nu}_{_{\displaystyle e}}$.

Решение: Нейтрон и протон состоят из трех кварков. В состав нейтрона входят $u,\;d,\;d$-кварки, в состав протона -- $u,\; u,\;d$-кварки. На рисунке в начальном состоянии находится нейтрон, в конечном -- протон. Кварк $d$, входящий в состав протона, в результате слабого распада переходит в $u$-кварк, при этом излучаются электрон и электронное антинейтрино. Поэтому подходит второй вариант ответа.

Ответ: вариант 2.

Задание 46.

Установить соответствие процессов взаимопревращения частиц:

1. $\beta^-$-распад	А. $^{\;\;\;0}_{-1}e + ^{\;\;\;0}_{+1}e \rightarrow 2 \gamma$
2. $K$-захват	Б. $^{1}_{1}p \rightarrow ^{1}_{0}n + ^{\;\;\;0}_{+1}e + \nu_{_{\displaystyle e}}$
3. $\beta^+$-распад	В. $^{1}_{1}p + ^{\;\;\;0}_{-1}e \rightarrow ^{1}_{0}n + \nu_{_{\displaystyle e}}$
4. аннигиляция	Г. $^{1}_{0}n \rightarrow ^{1}_{1}p + ^{\;\;\;0}_{-1}e + \tilde{\nu}_{_{\displaystyle e}}$
	Д. $^{1}_{0}n + ^{\;\;\;0}_{+1}e \rightarrow ^{1}_{1}p + \nu_{_{\displaystyle e}}$

Варианты ответов:

1) 1-Г, 2-В, 3-Б, 4-А;     2) 1-Б, 2-В, 3-А, 4-Д;

3) 1-А, 2-Б, 3-Г, 4-Д;     4) 1-Б, 2-Г, 3-А, 4-Д.

Решение: Распад нейтрона на протон, электрон и антинейтрино является $\beta^-$-распадом, поэтому правильное соответствие есть 1-Г. При $K$-захвате протон ядра поглощает электрон и переходит в нейтрон с излучением нейтрино, значит, cоответствие есть 2-В. При $\beta^+$-распаде протон переходит в нейтрон с излучением позитрона и нейтрино, следовательно, соответствие есть 3-Б. В процессе аннигиляции частица и античастица превращаются в пару жестких $\gamma$-квантов, поэтому цифре 4 отвечает А. В итоге подходит первый ответ.

Ответ: вариант 1.

Задание 47.

Реакция $\mu^- \rightarrow e^-+ \nu_{_{\displaystyle e}}+ \nu_{\mu}$ не может идти из-за нарушения закона сохранения...

Варианты ответов:

1) лептонного заряда;                           2) электрического заряда;

3) спинового момента импульса;        4) барионного заряда.

Решение: Электрический заряд в начальном и конечном состоянии одинаков, поэтому закон сохранения заряда не нарушен. Все частицы данной реакции не участвуют в сильном взаимодействии, не содержат кварков или антикварков. Поэтому барионный заряд всех частиц равен нулю и закон сохранения барионного заряда не нарушен. Спиновый момент импульса каждой частицы в данной реакции равен $\hbar/2$. Законы сложения моментов импульса частиц допускают данную реакцию. Есть три вида лептонных зарядов: электронный для электрона, электронного нейтрино и их античастиц; мюонный для мюона, мюонного нейтрино и их античастиц; таонный для тау-лептона, таонного нейтрино и их античастиц. Электронный лептонный заряд $L_{_{\displaystyle e}}$ для электрона и электронного нейтрино $\nu_{_{\displaystyle e}}$ равен $+1$, для их античастиц он равен $-1$. Мюонный лептонный заряд $L_{\mu}$ для мюона и мюонного нейтрино $\mu_{_{\displaystyle e}}$ равен $+1$, для их античастиц он равен $-1$. Лептонный заряд сохраняется во всех реакциях элементарных частиц. В данной реакции мюонный лептонный заряд равен единице в начальном и конечном состоянии, поэтому он не нарушен. Электронный лептонный заряд равен нулю в начальном и двум в конечном состоянии, поэтому он нарушен. Верный ответ -- 1.

Ответ: вариант 1.

Задание 48.

В процессе электромагнитного взаимодействия принимают участие...

Варианты ответов: 1) фотоны;    2) нейтроны;    3) нейтрино.

Решение: Нейтрон и нейтрино не имеют электрического заряда, поэтому они не принимают участие в электромагнитном взаимодействии. Это взаимодействие происходит благодаря обменам фотонами между заряженными частицами. Поэтому подходит ответ 1.

Ответ: вариант 1.

Далее: Литература Вверх: Материалы для подготовки к Назад: Квантовая физика и физика