Законы сохранения в ядерных реакциях
В ядерных реакциях действуют законы сохранения энергии, импульса, момента импульса, электрического, барионного и лептонных зарядов.
Смысл закона сохранения в ядерной реакции состоит в том, что какая-то физическая величина должна быть одинаковой до начала и после окончания процесса. Это накладывает определенные ограничения на реакции. Запишем отдельно каждый из законов сохранения в применении к реакции:
Все характеристики конечных частиц, чтобы отличать их от начальных, будем отмечать штрихами. Используем обозначения m — масса, p? — импульс, s? — спин, l? — орбитальный момент частицы, помеченный нижним индексом около соответствующей характеристики.
1. Закон сохранения импульса.
2. Закон сохранения энергии:
Если скорости частиц, участвующих в реакции, малы по сравнению со скоростью света, можно вместо релятивистского выражения для энергии частицы использовать нерелятивистское выражение для кинетической энергии и, учтя энергию покоя, переписать закон сохранения энергии в виде:
Важно, что в неупругих процессах сумма энергий покоя всех начальных частиц не равна сумме энергий покоя всех конечных частиц, потому что не равны суммы масс частиц до и после реакции. В этом микромир отличается от макромира.
При столкновении бильярдных шаров, если они не раскололись, их массы можно считать неизменными, а если раскололись, то просто сложить массы осколков, и получится то, что и было.
3. Закон сохранения момента импульса:
4. Закон сохранения электрического заряда:
5. Закон сохранения барионного заряда (барионного числа):
Нуклоны — самые легкие представители отдельного класса элементарных частиц барионов. Всем барионам приписывается барионный заряд B = 1, у антибарионов B = -1, для остальных частиц B = 0.
6. Законы сохранения лептонных зарядов:
Существуют 6 лептонов и 6 антилептонов, которые разбили на три семейства (их называют «три поколения») — электронное (e, ne), мюонное (μ-, vμ) и τ-лептонное (τ, vτ). Представителям каждого семейства приписывают свое лептонное число: Le, Lμ или Lτ, равное 1 для частиц и -1 для античастиц.
