Пучки получаемых на ускорителях p- -мезонов начинают применять в лучевой терапии. Продукты распада пионов (мюоны, нейтрино, фотоны, электроны и позитроны) используются для изучения слабых и электромагнитных взаимодействий.
Взаимодействия пионов. Наиболее специфичным для p-мезонов является сильное взаимодействие, которое характеризуется максимальной симметрией (выполнением наибольшего числа законов сохранения), малым радиусом действия сил (£ 10-13 см) и большой константой взаимодействия (g). Так, безразмерная константа, характеризующая связь пионов с нуклонами, g2/c » 14,6 в тысячи раз превышает безразмерную константу электромагнитного взаимодействия
a = e2/c » 1/137
(здесь — постоянная Планка).
К процессам сильного взаимодействия пионов относятся рассеяние пионов нуклонами, рождение пионов в столкновениях адронов, аннигиляция антинуклонов и нуклонов с образованием пионов, рождение пионами так называемых странных частиц — К-мезонов и гиперонов и др. Неупругие взаимодействия адронов при высоких энергиях (>109 эв) обусловлены преимущественно процессами множественного рождения пионов (см. Множественные процессы). В области меньших энергий (108—109 эв) при взаимодействии пионов с др. мезонами и барионами наблюдается образование квазисвязанных систем — возбуждённых состояний мезонов и барионов (так называемых резонансов) с временем жизни 10-22 — 10-23 сек. Эти состояния могут проявляться, например, в виде максимумов в энергетической зависимости полных сечений реакций (рис. 4).
Пионы, как и все адроны, испускают и поглощают виртуальные сильно взаимодействующие частицы (или пары частиц-античастиц). Радиус создаваемого таким образом облака виртуальных адронов, окружающего заряженные пионы, составляет примерно 0,7×10 -13см.
Среди электромагнитных взаимодействий пионов наиболее полно изучены процессы рождения p-мезонов фотонами и электронами. Специфической чертой электромагнитных процессов с участием пионов является определяющая роль сильных взаимодействий. Так, характерный максимум в зависимости полного сечения процесса е+ + е- ® p++ p- + p° от энергии (рис. 5) обусловлен резонансным взаимодействием в системе трёх пионов (максимум соответствует энергии покоя w-мезона, который распадается на 3p). Хорошо изученное электромагнитное поле служит эффективным инструментом для исследования природы p-мезонов.
Слабое взаимодействие играет важную роль в физике p-мезонов, обусловливая нестабильность заряженных пионов, а также распады странных частиц на пионы. Изучение распадов p ® m + n, К ® p + p, К ® p + p + p привело к важнейшим открытиям физики. Было установлено следующее: образующееся в результате p — m- -распада нейтрино (nm) отличается от нейтрино (ne), возникающего при бета-распаде атомных ядер (см. Нейтрино), в слабом взаимодействии не сохраняется пространственная чётность (Р); в распадах на пионы так называемых долгоживущих нейтральных К-мезонов () нарушается закон сохранения комбинированной чётности (см. Комбинированная инверсия).
Роль пионов в физике ядра и элементарных частиц. Исследование процессов взаимодействия пионов с элементарными частицами и атомными ядрами существенно для выяснения природы элементарных частиц и определения структуры ядер.
В облаке виртуальных адронов, окружающем каждую сильно взаимодействующую частицу, наиболее удалённую область занимают пионы (так как они имеют наименьшую массу). Поэтому пионы определяют периферическую часть сильных взаимодействий элементарных частиц, в частности наиболее важную для теории ядра периферическую часть ядерных сил. На малых же расстояниях между адронами ядерные силы обусловлены преимущественно обменом пионными резонансами.
Электромагнитные свойства адронов — их аномальный магнитный момент, поляризуемость, пространственное распределение электрического заряда адронов и т.д.— определяются в основном облаком пионов, виртуально испускаемых и поглощаемых адронами. Здесь также играют важную роль резонансные взаимодействия пионов (см. Электромагнитные взаимодействия).
Наконец, влияние сильного взаимодействия на слабое также в значительной степени определяется p-мезонным полем.
Существующие представления о природе p-мезонов носят предварительный, модельный характер. Принято считать, что масса пионов обусловлена сильным взаимодействием, а различие масс заряженных и нейтральных пионов — электромагнитным. Большое эвристическое значение имела гипотеза Э. Ферма и Ян Чжэнь-нина (1949) о том, что пион представляет собой сильно связанную систему (с энергией связи ~ 1740 Мэв) из нуклона и антинуклона. Согласно модели кварков, пионы являются связанными состояниями кварка и антикварка. Однако последовательная теория, описывающая p-мезонное поле и его взаимодействия с другими полями, отсутствует. Таким образом, ещё нет ясности в сложных вопросах природы и взаимодействия p-мезонов.
Изучение свойств p-мезонов и процессов с их участием интенсивно ведётся в крупнейших лабораториях мира.
Лит.: Газиорович С., Физика элементарных частиц, пер. с англ., М., 1969; Маршак Р. Е., Пионы, в кн.: Элементарные частицы, в. 2, М., 1963, с. 32—39; Орир Дж., Популярная физика, пер. с англ., М., 1969; Пауэлл С., Фаулер П., Перкинс Д., Исследование элементарных частиц фотографическим методом, пер. с англ., М., 1962.
А. И. Лебедев.
Рис. 3. Схема типичной установки для изучения взаимодействия p--мезонов с протонами. Ускоренные до энергии 660 Мэв протоны попадают на расположенную внутри ускорительной камеры мишень 1 из Be. Образующиеся p-- выводятся из камеры ускорителя через специальное окно 2 и после прохождения через коллиматор 3, отклоняющее магнитное поле (магнит 4) и счетчики потока пионов 5 направляются на жидководородную мишень 6. Продукты взаимодействия p-- с ядрами водорода регистрируются 7 (а — счётчики, б — поглотители).
Рис. 5. Зависимость полного сечения s процесса е+ + е- ® p+ + p- + p° от суммарной энергии (2 Е) встречных пучков электронов (е-) и позитронов (е+).
Рис. 4. Зависимость полных сечений s взаимодействия p+- и p--мезонов с протонами (p) от полной суммарной энергии сталкивающихся частиц в системе центра масс (Ец .м.).
Рис. 1. Расщепление ядер фотоэмульсии: а—заряженным пионом с энергией 3,8 Гэв; б—остановившимся p-мезоном.
Рис. 2. Фотография одного из первых зарегистрированных в ядерной фотоэмульсии случаев распада p+®m++nm.
Пимелиновая кислота
Пимели'новая кислота', двухосновная насыщенная карбоновая кислота, HOOC (CH2)5COOH; бесцветные кристаллы, ограниченно растворимые в воде; tпл 105,5 °С. П. к. образуется при окислении жиров (отсюда её название: греч. pimelé — жир), содержится в моче травоядных животных. В промышленности П. к. получают из акрилонитрила и бутадиена, окислением касторового масла и другими методами. Применяют П. к. в производстве полиамидов типа найлона.
Пимен
Пи'мен (Сергей Михайлович Извеков) [родился 10(23).7.1910, г. Богородск, ныне Ногинск Московской области], патриарх Московский и всея Руси, доктор богословия, почётный член Ленинградской (1962) и Московской (1963) духовных академий. В монашестве с 1927, в духовном сане с 1930 (иеродиакон, иеромонах), с 1946 игумен, 20 лет служил в храмах Москвы, Мурома, Одессы, Ростова-на-Дону, с 1949 наместник Псково-Печорского монастыря, с 1950 архимандрит, с 1954 наместник Троице-Сергиевой лавры в Загорске (Московская область). Епископ с 1957, в 1960—61 архиепископ, управляющий делами Московской патриархии, постоянный член Священного синода, одновременно управляющий Тульской и Белёвской епархий. С 1961 митрополит Ленинградский и Ладожский, с 1963 Крутицкий и Коломенский. В 1970—71 местоблюститель Московского патриаршего престола. Избран патриархом в 1971 на Поместном соборе русской православной церкви. С 1963 член Всемирного Совета Мира, Советского комитета защиты мира и Советского комитета по культурным связям с соотечественниками за рубежом. От русской православной церкви участвовал в Варшавской (1963) и Женевской (1966) сессиях Всемирного Совета Мира, во Всемирных конгрессах за всеобщее разоружение и мир в Москве (1962), Хельсинки (1965), на Всемирной ассамблее мира в Берлине (1969), на ассамблее Всемирного Совета Мира в Будапеште (1971), на Всемирном конгрессе миролюбивых сил в Москве (1973). За заслуги в деле защиты мира награждён Почётными грамотами и именными медалями Советского фонда мира (1969, 1971), золотой медалью Советского комитета защиты мира «Борцу за мир» (1970).
