Сьогодні виповнюється 100 років від дня народження Річарда Фейнмана - одного з найвідоміших у популярній культурі фізиків ХХ століття. Хтось знає його як ексцентричного нобелівського лауреата і любителя пограти на бонго, хтось - як автора чудових лекцій з фізики. Але більшість, напевно, цінує Фейнмана за його видатний внесок у теоретичну фізику і заразливу енергію, яку він привносив у свою роботу. Одним з найвідоміших і найнаочніших творів Фейнмана стали діаграми, що описують взаємодію елементарних частинок і згодом названі його ім'ям. З їх допомогою можна записати досить складні процеси і перетворення у вигляді наочних схем. Кожна фейнманівська діаграма влаштована так: 1. На малюнку передбачається наявність осі часу, зазвичай вона йде або знизу вгору, або зліва направо. Вважається, що всі частинки, які беруть участь у процесі, рухаються вздовж цієї осі: «звичайні» частинки - в позитивному напрямку, античастинки - в негативному (повірте, так наочніше). 2. Частинки або частинки, які беруть участь у процесі, позначаються прямими стрілками. Окреме позначення існує для бозонів - переносників самої взаємодії. Вони зображуються хвилястими лініями. 3. Точками (вершинами) на діаграмі позначається безпосередньо момент взаємодії. Важливе правило: в одну точку входить максимум одна частинка і виходить з неї також одна частинка. Вершини, як правило, пов'язані між собою тим самим переносником взаємодії, бозоном, тобто хвилястою лінією. Давайте спробуємо тепер розібратися в усьому цьому на простих прикладах:
- 1. Який процес описується цією фейнманівською діаграмою?
- Правильно!
- Неправильно!
- 2. Добре, давайте щось складніше. Ось вам відразу дві діаграми. Що відбувається зліва, а що справа?
- Правильно!
- Неправильно!
- 3. Досить з нас поки електронів, давайте щось складніше. Це що за неподобство?
- Правильно!
- Неправильно!
- 4. Якщо вже ми про бета-розпад, а ось таке буває?
- Правильно!
- Неправильно!
- 5. І наостанок: чи правда, що існує термін «пінгвінья діаграма» (penguin diagram), тому що фізик, який вивчав подібні циклічні процеси, накурився і розгледів у діаграмі силует пінгвіна?
- Правильно!
- Неправильно!
- Вітаємо, ваш результат: з
- Поділитися результатами
- Вітаємо, ваш результат: з
- Поділитися результатами
- Вітаємо, ваш результат: з
- Поділитися результатами
1. Який процес описується цією фейнманівською діаграмою?
- [] Ну, тут все просто: раз стоїть грецька буква гамма, значить, це гамма-розпад. Якийсь іод-131.
- [] Так це ж халкінг (hulking)! Рідкісний процес, ним одна група в ЦЕРНі займається, нещодавно ще новина була.
- [] Це відштовхування двох електронів, тільки і всього.
Правильно!
На цій діаграмі дійсно зображено відштовхування двох електронів: обидва вони рухаються в позитивному напрямку в часі, а переносником їх натомість (електромагнітного) є фотон, який у фізиці елементарних частинок зазвичай позначають грецькою гамою. На виході з процесу ми бачимо все ті ж два електрони, так як ніяких перетворень в цьому випадку не відбувається. А ніяким халкінгом, звичайно, в ЦЕРНі не займаються. На наш превеликий жаль.
Неправильно!
На цій діаграмі дійсно зображено відштовхування двох електронів: обидва вони рухаються в позитивному напрямку в часі, а переносником їх натомість (електромагнітного) є фотон, який у фізиці елементарних частинок зазвичай позначають грецькою гамою. На виході з процесу ми бачимо все ті ж два електрони, так як ніяких перетворень в цьому випадку не відбувається. А ніяким халкінгом, звичайно, в ЦЕРНі не займаються. На наш превеликий жаль.
2. Добре, давайте щось складніше. Ось вам відразу дві діаграми. Що відбувається зліва, а що справа?
- Зліва - електрон взаємодіє з позитроном, просто притягуються. А справа аннігіляція з подальшою освітою пари.
- Зліва і праворуч одне і те ж саме, тільки ліворуч переплутані літери, а праворуч літери в порядку, але вісь неправильно намальована. А процес і там і там - аннігіляція електрону і позитрона.
- [] Це хитра спроба переконати читачів в існуванні антиматерії. Насправді «позитивного електрону» не існує, це всього лише теоретична модель, яку спростували, коли відкрили бозон Хіггса. Yeah, science!
Правильно!
На обох діаграмах показано взаємодію електрона з його античастицею - позитроном (звичайно ж, антиматерія існує). Тільки ліворуч - їх тяжіння до анігіляції (майже таке ж, як відштовхування двох електронів у минулому питанні), а праворуч - сама аннігіляція, під час якої утворюються два фотони. А оскільки зворотний процес (народження електрон-позитронної пари з фотонів) виглядає точно так само, він теж зображений на діаграмі.
Неправильно!
На обох діаграмах показано взаємодію електрона з його античастицею - позитроном (звичайно ж, антиматерія існує). Тільки ліворуч - їх тяжіння до анігіляції (майже таке ж, як відштовхування двох електронів у минулому питанні), а праворуч - сама аннігіляція, під час якої утворюються два фотони. А оскільки зворотний процес (народження електрон-позитронної пари з фотонів) виглядає точно так само, він теж зображений на діаграмі.
3. Досить з нас поки електронів, давайте щось складніше. Це що за неподобство?
- Зовсім навіть не неподобство, а бета-розпад. Протон (а точніше, один з його u-кварків) перетворюється на нейтрон (в d-кварк, ну, ви зрозуміли).
- [] Це «білий розпад»: протон взаємодіє з анти-нейтроном з утворенням білого карлика (W +). А далі, як на попередній картинці, можливий наступний перехід з освітою нейтрино і позитрона.
- Взагалі, схоже на бета-розпад, тільки ви навіщось переплутали знак у бета-частинки - це ж електрон, а не позитрон, повинен бути знак «мінус».
Правильно!
Це бета-розпад, просто не порожній -, а - +. Він відбувається в результаті слабкої взаємодії, тому переносником є W + бозон - важкий і короткоживучий. А в результаті утворюється позитрон (позитивна бета-частинка) і нейтрино. Без останнього нікуди - інакше не зберігається лептонне число: 0 (протон) = 0 (нейтрон) + (-1) (позитрон) + 1 (нейтрино). (До речі, білий карлик - це трошки не елементарна частинка, а зірка.)
Неправильно!
Це бета-розпад, просто не порожній -, а - +. Він відбувається в результаті слабкої взаємодії, тому переносником є W + бозон - важкий і короткоживучий. А в результаті утворюється позитрон (позитивна бета-частинка) і нейтрино. Без останнього нікуди - інакше не зберігається лептонне число: 0 (протон) = 0 (нейтрон) + (-1) (позитрон) + 1 (нейтрино). (До речі, білий карлик - це трошки не елементарна частинка, а зірка.)
4. Якщо вже ми про бета-розпад, а ось таке буває?
- [] Ну ви лептонні числа-то порахуйте, але. Звичайно, не буває, повинно бути ще два антинейтрино!
- Безумовно, буває. Це подвійний безнейтринний бета-розпад, віддушина всіх критиків Стандартної моделі. Свободу лептонам!
- [] Поняття не маю, чесно кажучи. Купа народу це досліджує, хтось каже, що буває, хтось - що ні. Поки незрозуміло.
Правильно!
Незважаючи на те, що вже років двадцять як почали надходити повідомлення про експериментальне спостереження подвійного безнейтринного бета-розпаду (він і правда так називається), вони всі піддавалися критиці, тому на сьогоднішній день ми не можемо точно сказати, чи можливий подібний процес. Якщо можливий (наприклад, якщо виявиться, що нейтрино є античастицею по відношенню до самої себе), то це відкриває масу перспектив. Так що чекаємо.
Неправильно!
Незважаючи на те, що вже років двадцять як почали надходити повідомлення про експериментальне спостереження подвійного безнейтринного бета-розпаду (він і правда так називається), вони всі піддавалися критиці, тому на сьогоднішній день ми не можемо точно сказати, чи можливий подібний процес. Якщо можливий (наприклад, якщо виявиться, що нейтрино є античастицею по відношенню до самої себе), то це відкриває масу перспектив. Так що чекаємо.
5. І наостанок: чи правда, що існує термін «пінгвінья діаграма» (penguin diagram), тому що фізик, який вивчав подібні циклічні процеси, накурився і розгледів у діаграмі силует пінгвіна?
- [] Це вже перебір, чи знаєте. Звичайно ні. Хоча такі діаграми дійсно зустрічаються, до пінгвінів вони не мають відношення.
- Це і справді називається пінгвінькою діаграмою, але речовини тут ні до чого, просто автор програв суперечку і був змушений використовувати у своїй наступній статті з фізики частинок слово «пінгвін».
- Насправді, автор і програв суперечку, і опинився «під впливом». Чого тільки не буває в світі теоретичної фізики!
Правильно!
Цю історію розповів сам автор терміну, Джон Елліс (наприклад, ось тут), а сталася вона в 1977 році. Детальніше про ці циклічні діаграми дуже цікаво пише у своєму блозі Фліп Танедо, співробітник Каліфорнійського університету в Ріверсайді.
Неправильно!
Цю історію розповів сам автор терміну, Джон Елліс (наприклад, ось тут), а сталася вона в 1977 році. Детальніше про ці циклічні діаграми дуже цікаво пише у своєму блозі Фліп Танедо, співробітник Каліфорнійського університету в Ріверсайді.
Вітаємо, ваш результат: з
Антитеоретик
Фізика частинок - не ваша стезя, спробуйте гру на бонго!
Поділитися результатами
Вітаємо, ваш результат: з
Теоретик-любитель
Ви явно провели не одну годину за фейнманівськими лекціями, але вам ще є куди прагнути!
Поділитися результатами
Вітаємо, ваш результат: з
Фізик-ядерник
Вітаємо, ваша тотемна тварина - Великий адронний коллайдер. Знань про елементарні частинки вам явно не позичати.