антипротон

АНТИПРОТОН (p,p) - античастица по отношению к протону. Масса и спин А. такие же, как у протона, барионное число B = -1 Электрич. заряд (и магн. момент) А. отрицателен и равен по абс. величине электрич. заряду (магн. моменту) протона.

А. был впервые обнаружен экспериментально в 1955 О. Чемберленом (О. Chamberlain), Э. Сегре (E. Segre), К. Вигандом (С. Wiegand) и T. Ипсилантисом (T. Ypsilantis) в Беркли (США) на ускорителе протонов с макс. энергией 6,3 ГэВ. Вследствие сохранения барионного числа рождение А. должно сопровождаться рождением протона, поэтому для рождения А. необходимо, чтобы суммарная кинетич. энергия сталкивающихся частиц в системе центра масс превышала энергию покоя пары протон-А. Это условие выполнялось на ускорителе в Беркли для соударения протонов с ядрами мишени. Опыт был поставлен след. образом. Пучок протонов из ускорителя падал на медную мишень, в к-рой в результате взаимодействия протонов с ядрами меди рождались разл. частицы. Магниты отбирали отрицательно заряженные частицы (преим. -мезоны), отклоняя их в направлении черенковских счётчиков, измерявших скорость частиц. Отождествление частицы с А. проводилось по величине её массы, к-рая определялась из соотношения между импульсом (измеряемым по отклонению в магн. поле) и скоростью частицы. В опыте рождалось неск. А. на 10¹¹ столкновений протонов с мишенью.

В отсутствие вещества А., как и протон, с очень высокой степенью точности стабилен. В веществе "время жизни" медленного А. определяется скоростью его аннигиляции.

Кулоновское взаимодействие между А. и ядрами может вызывать образование антипротонных атомов - связанных водородоподобных систем (см. Адронные атомы). На малых расстояниях между А. и нуклоном действуют ядерные силы притяжения, к-рые могут приводить к образованию связанной системы А.- нуклон (бариония ).В результате сильного (ядерного) взаимодействия между А. и антинуклонами могут образовываться ядра антивещества, а в результате эл--магн. (кулоновского) взаимодействия между А. и позитроном - атомы антиводорода.

К сер. 80-х гг. на ускорителях получают пучки А. высоких энергий, вплоть до 270 ГэВ (в столкновениях протонов высоких энергий с ядрами выход %). Результаты исследования взаимодействия таких А. с нуклонами показывают, что с ростом энергии А. его аннигиляция с нуклонами становится всё менее вероятной, а полное сечение -взаимодействия (в согласии с Померанчука теоремой)всё более сближается с сечением pN-взаимодействия.

Согласно кварковой модели адронов (см. Кварки ),А. состоит из трёх конституентных антикварков: двух -кварков и одного -кварка.

Рождение пар протон-А. наблюдается не только в столкновениях адронов, но и в столкновениях встречных пучков электронов и позитронов с энергиями выше 1 ГэВ. Экспериментально установлено, что относит. вероятность рождения А. растёт с ростом энергии пучков и при энергии ок. 30 ГэВ составляет неск. десятков процентов. Столь большая вероятность может быть объяснена фрагментацией в адроны жёстких глюонов, вероятность рождения к-рых с ростом энергии увеличивается.

Длительное существование А. возможно только при низкой плотности нуклонов - в накопителях заряж. частиц, а также в космич. пространстве.

Наблюдение А. в космич. лучах указывает на наличие космических источников А. Таким источником может быть взаимодействие высокоэнергичных частиц космич. лучей с межзвёздным веществом. А. могут также рождаться, напр., в оболочке пульсара при взаимодействии с её веществом высокоэнергичных частиц, ускоряемых магн. полем пульсара, а также в окрестности активного ядра Галактики. В связи с превышением наблюдаемого потока космич. А. (особенно в области энергий <1 ГэВ) над ожидаемым от естеств. источников обсуждались такие возможные механизмы рождения А., как испарение первичных чёрных дыр, рождение А. в распадах или при аннигиляции гипотетич. тяжёлых метастабильных частиц (напр., гравитино, фотино), предсказываемых нек-рыми моделями великого объединения и супергравитации и др.

\ Последний механизм может служить основой проверки по космологич. следствиям таких предсказаний этих моделей, к-рые не могут быть непосредственно проверены в совр. лабораторных условиях (напр., масс гипотетич. суперсимметричных частиц; см. Суперсимметрия ),но могут отражаться в астрофизич. данных, напр. о распространённости лёгких элементов во Вселенной.

Лит.. Чемберлен О. и др.. Наблюдение антипротонов, пер. с англ., "УФН", 1956, т. 58, с. 685; Фейнман Р., Взаимодействие фотонов с адронами, пер. с англ., M., 1975; Окунь Л. Б., Лептоны и кварки, M., 1981; Сhесhеtkin Y. M., Кhlороv M. Yu., Sapozhnikov M. G., Antiproton interaction with light elements as a test of GUT cosmology, "Rev. Nuovo Cim ", 1982, v. 5, № 10. M. Ю. Хлопов.

   <<      Предметный указатель      >>