Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Астрономия -> Долгов А.Д. -> "Космология ранней Вселенной" -> 30

Космология ранней Вселенной - Долгов А.Д.

Долгов А.Д. Космология ранней Вселенной — Москва, 1988. — 199 c.
ISBN 5-211-00108-7
Скачать (прямая ссылка): kosmologiyaranneyvselennoy1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 24 25 26 27 28 29 < 30 > 31 32 33 34 35 36 .. 85 >> Следующая

нейтрино
но учитывать нейтральные токи. В результате сечение рассеяния для v
возрастает и звезда охлаждается значительно медленнее.
Выводы теории оказались важными не только для звездной астрофизики, но и
для космологии. При наличии только заряженных токов, т. е. за счет обмена
^-бозонами, электрон-по-зитронные пары могли аннигилировать лишь в
нейтрино электронного типа рис. 11. Теперь, при наличии Z0 разрешены
также реакции
е+ + е--^уй+гй, VT+vt,
5. ЭЛЕКТРОСЛАБЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
67
описываемые диаграммой рис. 12, которые поддерживают в равновесии v" и Vt
без участия тяжелых ц и очень тяжелых т. Поэтому при температурах выше 5
МэВ во Вселенной в равновесии находились все три типа нейтрино, что имеет
важное значение для первичного нуклеосинтеза.
Есть еще одно существенное отличие слабых взаимодействий от
электромагнитных, о котором мы пока не говорили. Слабое взаимодействие
нарушает четность. Это проявляется, в частно-
Рис. 12. Взаимодействие электронов с нейтрино за счет нейтральных токов
(20-обмен). В этом случае электрон взаимодействует со всеми типами
нейтрино
сти, в следующем: у безмассовых частиц спин может быть направлен либо по
движению, либо против движения. Для фотонов возможны оба состояния
поляризации, и при рождении фотонов в соударениях заряженных частиц
половина фотонов рождается с правой круговой поляризацией, половина - с
левой. При одинаковой частоте правые и левые состояния фотонов вырождены
по энергии, поэтому имеет смысл рассматривать любую суперпозицию, в
частности полусумму или полу-разность, отвечающую линейной поляризации. У
нейтрино возможно только одно состояние, при котором спин и импульс ан-
типараллельны, у антинейтрино, наоборот, параллельны.
Хорошая классическая аналогия этой ситуации - штопор для вытаскивания
пробок из бутылок. Штопор, будучи вставленным в пробку, может двигаться
вперед, вращаясь только во вполне определенном направлении, - скажем
слева направо. Штопоров, которые двигались бы вперед при вращении справа
налево промышленность не выпускает. Это и есть нарушение четности.
Четность сохранялась бы, если бы промышленность выпускала половину
штопоров лево-правых и половину праволевых.
Разумеется, несохранение четности не связано с тем, что нейтрино
безмассовое. Если гщф0, то поляризационное состояние зависит от системы
отсчета. Действительно, для массивного нейтрино со спином,
антипараллельным импульсу (так называемого левого нейтрино), существует
система отсчета, двигающаяся быстрее, чем это нейтрино, в которой,
очевидно, направление импульса противоположно исходному, а спина - то же
самое. Таким образом, в этой системе отсчета спин и импульс параллельны,
т. е. нейтрино является правым. Следовательно, независимо от механизма
рождения возможны оба поляризационных состояния. Несохранение четности же
проявляется в том, что доля правых и левых нейтрино, рождающихся в каком-
либо процессе, различна. В случае mv = 0 рождаются
68
4. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
только левые нейтрино, если же 0, то доля правых нейтрино составляет
величину порядка
(1-v/c)~(mcyE)2.
Справедливость этого экспериментально проверена для электронов. При p-
распаде электрон рождается левополяризованным со степенью поляризации
vie. Это значит, что W-бозон взаимодействует только с определенным
поляризационным состоянием нейтрино, электрона, протона и т. д. А именно
только с левыми частицами. Это фактически и было обнаружено в опыте, в
котором ниспровергли четность.
_ Для эксперимента по проверке закона сохранения четности, в слабых
взаимодействиях был выбран p-распад в ядрах радиоактивного кобальта -
Со60. В этом эксперименте Со60 охлаждали до температуры жидкого гелия,
чтобы свести к минимуму флуктуации в направлении момента вращения ядра, и
ориентировали момент вращения с помощью магнитного поля. Поляризованные
таким образом ядра испытывали р-распад:
Co60->-Ni60 + ег+ve.
В опыте измерялось угловое распределение электронов относительно
направления момента вращения ядер Со60, которое мы будем считать для
удобства изложения направленным вверх. Если бы четность сохранилась, то
количество электронов, вылетевших в верхнюю и нижнюю полусферу, было бы
одинаковым. Однако эксперимент показал резкую асимметрию: электроны
преимущественно вылетали в нижнюю полусферу в-направлении,
противоположном моменту вращения ядра Со60. При зеркальном отражении мы
бы увидели, что электроны летят по направлению момента. Таким образом,
зеркальный процесс физически невозможен и, следовательно, четность не
сохраняется.
В силу сказанного теория слабых взаимодействий была построена таким
образом, что W-бозоны взаимодействуют только с левыми частицами
(лептонами и кварками) и с правыми античастицами. Можно бы по бы иметь
теорию, в которой точно так же взаимодействовали и 2°-бозоны, но теория
строилась как единая теория слабых и электромагнитных взаимодействий, а
мы знаем, что фотон одинаково взаимодействует с заряженными частицами
Предыдущая << 1 .. 24 25 26 27 28 29 < 30 > 31 32 33 34 35 36 .. 85 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed