电子对碰撞 质子对碰撞产生哪些强子
2008-08-16 22:53阅读:
6. 电子对碰撞 质子对碰撞产生哪些强子
彭宏辉
高能粒子碰撞的距离等于小于短程力的力程。粒子碰撞产生的能量是强互相作用的能量。电子对作用或碰撞产生的能量范围是,
质子对作用或碰撞产生的能量范畴是
高能粒子—反粒子碰撞,这对粒子会湮灭。粒子湮灭的能量全部转化为电磁辐射。现在把强互相作用能量公式写在这里

(4-1)
式中Z是带电粒子数目之和。m1 , m2
是碰撞的两粒子的质量。R是碰撞 时两 粒子质心间的距离。
当两个粒子都带电时,Z = 2 ,若只有一个粒子带电,或两个粒子都不带电的,则Z=1。当粒子对碰撞时,能量公式写成

(4-2)
这就是粒子—反粒子碰撞产生能量的表达式。两 粒子的距离R 用半径方程表示为

(4-3)
把此式代入(4-2)式得到

(4-4)
这就是新能源机制公式,也是高能正反粒子碰撞产生能量的计算式,也是高能粒子对碰撞产生其他粒子质量大小的计算式。当公式的能量转化为粒子的运动动能时,(4-4)式会是

(4-5)
式中 m 1为 任意粒子的质量,当 v → c ,它的吸收指数 或辐射指数 k 的值的范围是
(4-6)
式 中n 为质量指数。

(4-7)
当高能电子—正电子碰撞时,m1=me
,把 ,c , b , S
的值代入(4-6)式和(4-7)式,可求得电子—正电子对撞时的辐射指数,吸收指数的范围:
(4-8)
把此式 的 k 值,以及c , b , S 的值代入(4-4)式可计算出高能电子—正电子碰时,强互相作用产生能量的范围:

(4-9)
(4-9)式的能量是表示高能电子-正电子碰撞后在质心系中产生的能量。右边是电子对湮灭碰撞产生的极限能量。这些能量也可以转化成其他粒子。在质心系中,能量或粒子会向外喷射。能量或其他粒子会脱离母体,脱离质心系。从(4-9)
式看到,它把高能电子-正 电子碰撞产生的许多已 知的和许多未 知的粒子包含在内。
同理,从(4-6)式得到质子—反质子强互相作用 ,它们的 k 值范围是,

(4-10)
把k值代入(4-4)式计算得

(4-11)
这就是高能质子-反质子碰撞时产生的能量的范围。它比欧洲核子研究中心大型核子对撞机的能量
14TeV大32000倍。质心系能量可以转化为粒子的质量。
带电粒子-反粒子碰撞,除了质量的强互相作用外,还有电荷的库伦作用。是一种电荷-正电荷偶合,以及质量共同参与的强互相作用。当两粒子对的距离小于短程力的力程时,强力占优势。当粒子对的距离大于短程力的力程时,库伦力占统治地位。两带电粒子偶合,其速度变成v=c/137.3,α为偶合常数。于是(4-6)式可以写成α
(4-12)
把α的值,电子质量以及有关值代入上式,得到电子-正 电子偶合时,它们的吸收指数和幅射指数是

(4-13)
再把指数值的范围代入(4-4)计算得,电子与正电子的电荷,质量共同参与的强互相作用,它们产生的能量范围是

(4-14)
这个能量范围把(4-9)式的能量范围包含在内,也把氢原子电距离能包含在内。高能电子-正电子碰撞,产生的最小能量可以使电子与正电子互相分离,形成电子,正电子散射。这就是电子对碰撞时常常出现散射电子的原因。高能电子对碰撞,更多是电子对结合在一起,形成各种不同能量(不同质量)的其他粒子。它还能够产生

的高能宇宙线。在遵守电荷守恒,轻子守恒的前题下,(4-14)式的能量范围,把目前发现的近400种的许多基本粒子包含在内。它把紫外线,X射线,γ射线,轻子,种类介子,重子,玻色子,低,中能宇宙线和部分高能宇宙线粒子包含在内。虽然说,轻子不参加强互相作用,但电子对碰撞产生强子。强子与强子碰撞,产生质量更大的强子。电子对湮灭转化为电磁幅射,产生γ光子。因此,高能电子对碰撞会产生轻子。这样,在质心系中,会有轻子发生碰撞,它们又会产生其他轻子。这就是宇宙间存在许多粒子的原因。
用同样的计算方法,把质子的质量代入(4-12)式,计算得

(4-15)
把此式的数值代入(4.4)式计算得,质子-反质子以及它们的电荷共同参与的强互相作用,它们产生的能量范围是

(4-16)
这个能量范围把(4-11)式的能量包含在内。高能质子-反质子碰撞,能够产生比电子小20
倍的粒子。虽然说,轻子不参加强互相作用,但是,由于强子与强子碰撞产生轻子。这导致了在质心系中,会有轻子与轻子发生碰撞产生电子。有的轻子在衰变中放射电子。电磁作用使质子产生电子。比如,带电玻色子衰变出电子对,μ子对等等。这就是2×270GeV质子-反质子碰撞产生带电玻色子,玻色子很快放射电子的原因。
高能质子对碰撞,可以使质子对结合在一起,形成更重的其他粒子。这就是通过质子对碰撞寻找其他粒子的依据。高能质子对碰撞能够产

的高宇宙线。这相当于目前测到的最高能量的宇宙线。在在遵守电荷守恒,轻子守恒等守恒定律的前题下(4-16)式把X射线,γ射线,轻子,各类介子,重子,玻色子,低,中,高能宇宙线粒子等等、许多粒子包含在内。当然也把所有夸克,夸克胶浆包含在内。目前人类达到最高质心系能量是

。只有自然界最高能量的6亿分之一。高能粒子研究前景非常广阔。
到这里,对于宇宙线源得到这样的一个启示,高能宇宙线是在高磁场,高能量,高温,高压的粒子碰撞中产生的。比如,类星体上就具备产生高能宇宙线的条件。恒星,大恒星中心也具备产生低能,中能宇宙线的条件。
彭宏辉
2008.8.16.8时。