Сарычева Л.И.

  ФИЗИКА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ

В книге рассмотрены основные характеристики четырех типов фундаментальных взаимодействий и связь между ними. Обсуждается современная экспериментальная техника, использование которой позволяет исследовать структуру материи в масштабах микромира. Описываются эксперименты по изучению партонной структуры адронов и свойств кварков. Рассматриваются современные представления о физике сильных, электромагнитных и слабых взаимодействий адронов и ядер в широком интервале энергий частиц, генерирующихся на ускорителях и в космических лучах.

Содержание

1 Стандартная Модель физики частиц
    1.1 Основные положения Стандартной Модели
    1.2 Поиск отклонений от Стандартной Модели
    1.3 Нерешенные вопросы Стандартной Модели
2 Возможности изучения фундаментальных взаимодействий на ускорителях и в космических лучах
    2.1 Экспериментальная техника - ускорительные комплексы
    2.2 Космические лучи
        2.2.1 История исследования
        2.2.2 Методы исследования космического излучения
        2.2.3 Энергетический спектр первичного космического излучения
        2.2.4 Природа первичного космического излучения
        2.2.5 Космические лучи в атмосфере Земли
        2.2.6 Экзотические события в космических лучах
3 Общие свойства фундаментальных взаимодействий
    3.1 Введение
    3.2 Взаимодействия и поля в физике частиц
    3.3 Диаграммы Фейнмана
    3.4 Сравнение типов взаимодействия
    3.5 Электромагнитные взаимодействия
    3.6 Слабые взаимодействия
    3.7 Сильные взаимодействия
    3.8 Гравитационные взаимодействия
        3.8.1 Константы взаимодействий и последствия их сравнения
        3.8.2 Константа сильного взаимодействия
    3.9 Свойства основных типов взаимодействий для фундаментальных фермионов
    3.10 Стандартная Модель физики частиц
4 Фундаментальные частицы и их взаимодействия
    4.1 Основные физические величины для описания явлений, происходящих в микромире
        4.1.1 Система Хэвисайда и ее связь с системой СГС
        4.1.2 Планковские (естественные) единицы
        4.1.3 Фундаментальные характеристики микрообъектов
        4.1.4 Спин элементарной частицы
        4.1.5 Производные характеристики элементарных частиц
    4.2 Классификация элементарных частиц
    4.3 Кинематика
        4.3.1 Преобразования Лоренца
        4.3.2 Инварианты лоренцевских преобразований
    4.4 Методы измерения поперечных сечений в разных типах взаимодействий
    4.5 Методы измерения поперечных сечений в сильных взаимодействиях
        4.5.1 Метод пропускающих счетчиков
        4.5.2 Метод измерения полного сечения на ускорителе с пересекающимися пучками по светимости пучков
        4.5.3 Измерение сечений рр-взаимодействий на встречных пучках с использованием Римских горшков
        4.5.4 Метод измерения сечений в космических лучах
    4.6 Энергетический спектр первичного космического излучения
    4.7 Обсуждение результатов измерения поперечных сечений сильных взаимодействий
    4.8 Интерпретация зависимости σ_tot(E)
    4.9 Результаты измерения поперечных сечений в электромагнитных взаимодействиях
    4.10 Слабые взаимодействия
        4.10.1 История развития представлений о слабых взаимодействиях
        4.10.2 Поперечное сечение для слабых взаимодействий
        4.10.3 Осцилляции нейтрино и его масса
    4.11 Электрослабые взаимодействия
    4.12 Гравитационное взаимодействие
5 Взаимодействие частиц с веществом – потери энергии
    5.1 Потери энергии заряженными частицами
    5.2 Процессы, происходящие с фотонами в веществе
    5.3 Электромагнитные каскады
6 Способы измерения масс частиц и ядер
    6.1 Метод определения масс ядер – масс-спектроскопия
    6.2 Методы определения масс элементарных частиц
        6.2.1 Метод времени пролета – определение скорости частицы
        6.2.2 Метод инвариантных масс
        6.2.3 Метод многократного измерения ионизационных потерь
        6.2.4 Переходное излучение
        6.2.5 Черенковское излучение
    6.3 Детекторы в физике частиц и ядер
        6.3.1 Сцинтилляторы
        6.3.2 Черенковские детекторы
        6.3.3 Детекторы переходного излучения
        6.3.4 Многошинные камеры
        6.3.5 Кремниевые полупроводниковые детекторы
        6.3.6 Времяпроекционные камеры
        6.3.7 Калориметры
        6.3.8 Сверхпроводящие соленоиды для коллайдерных детекторов
7 Процессы взаимодействия при столкновениях частиц высоких энергий
    7.1 Способы изучения разных типов взаимодействий
    7.2 Множественное рождение частиц
        7.2.1 Основные особенности множественного рождения частиц
        7.2.2 Топологическое сечение
        7.2.3 Теоретические предсказания
    7.3 Импульсные спектры вторичных частиц
        7.3.1 Поперечный импульс
        7.3.2 Продольный импульс
        7.3.3 Коэффициент неупругости
        7.3.4 Основные переменные, использующиеся при анализе угловых распределений вторичных частиц
        7.3.5 Угловые распределения в С-системе
    7.4 Распределения по η и у
    7.5 Дифракционная генерация
        7.5.1 Введение
        7.5.2 Основные особенности процесса дифракционной генерации
        7.5.3 Характеристики дифракционного рождения
    7.6 Теоретические модели. Механизмы множественной генерации частиц
        7.6.1 Статистическая и гидродинамическая модели
        7.6.2 Мультипериферическая модель
        7.6.3 Масштабная инвариантность
        7.6.4 Введение в квантовую хромодинамику