Четырёхфермионная теория слабого взаимодействия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Четырёхфермионная теория слабого взаимодействия — теория слабого взаимодействия, предполагающая, что превращение нуклона при бета-распаде осуществляется в результате взаимодействия адронного тока, переводящего, например, нейтрон в протон, и лептонного тока, рождающего, например электрон и антинейтрино. Построена по аналогии теории взаимодействия заряда и электромагнитного поля в квантовой электродинамике. Является первой теорией слабых взаимодействий. Создана Энрико Ферми в 1934 году[1]

Описание[править | править код]

По правилам теории возмущений квантовой механики, вероятность перехода квантовой системы в единицу времени из одного состояния в другое составляет , где  — гамильтониан взаимодействия,  — число конечных состояний системы на единичный интервал энергии,  — волновая функция начального состояния системы,  — волновая функция конечного состояния системы.

Основным предположением четырёхфермионной теории слабого взаимодействия является предположение о виде гамильтониана и волновых функций начального и конечного состояния[2][3][4]: , где  — константа Ферми, , ,  — волновые функции конечного состояния нуклона, электрона и нейтрино,  — волновая функция начального состояния нуклона,  — матрицы Дирака.

Значения волновых функций электрона и нейтрино берутся в точке пространства, где находится нуклон, интегрирование производится лишь по координатам нуклона. Это аналогично рассмотрению взаимодействия электрона с фотоном в квантовой электродинамике, где предполагается, что электрон и фотон находятся в одной точке.

Теория Ферми объясняет форму энергетического спектра и даёт среднее время жизни нейтрона, по порядку величины совпадающее с найденным из опыта[5].

Константа Ферми[править | править код]

Константа Ферми обычно обозначается как и имеет величину Дж * м3[3].

Примечания[править | править код]

  1. Fermi, E. Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I (нем.) // Zeitschrift für Physik. — 1934. — Т. 88, № 3. — С. 161—177. — DOI:10.1007/BF01351864. — Bibcode1934ZPhy...88..161F.
  2. Бете, 1958, с. 281.
  3. 1 2 Яворский, 2007, с. 975.
  4. Федоров В. В. Нейтронная физика. — СПб.: ПИЯФ, 2004. — c. 150
  5. Наумов А. И. Физика атомного ядра и элементарных частиц. - М., Просвещение, 1984. - С. 195-197

Литература[править | править код]

  • Бете Г., Моррисон Ф. Элементарная теория ядра. — М.: Иностранная литература, 1958. — 670 с.
  • Яворский Б.М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. — М.: Оникс, 2007. — 1056 с. — ISBN 978-5-488-01248-6.