Симметрия в физике Том 1 - Эллиот Дж.
Скачать (прямая ссылка):
некоторых наиболее стабильных элементарных частиц, а также укажем
причины, по которым вводится гиперзаряд (см. также [1, 2]). Три следующих
параграфа мы посвятим математическим свойствам группы SUs, а затем
обратимся к физическим применениям SU3-симметрии.
§ I. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦАХ
Термин "адрон" был введен в гл. 10, § 2 для частиц, участвующих в сильных
взаимодействиях. В табл. 11.1 приведены некоторые важнейшие
характеристики наиболее стабигьных адронов [1]. О различии между барио-
нами и мезонами, представленными в табл. 11.1 раздельно, будет сказано в
§ 3. К сожалению, обозначения частиц сложились исторически и в них нет
особой логики. Так, протон и нейтрон обозначаютсс латинскими буквами р и
п, а другие частицы - греческими. Например, буквой Л обозначается лямбда-
частица. Верхние индексы "+" и "-" указывают электрический заряд в
единицах е; так, частица А++ несет заряд 2е. Звездочкой в 2* и S*
отмечаются частицы с таким же названием, но большей массой. Частицы с
одинаковыми значениями Т и Y принято обозначать одними и теми же буквами.
Массы частиц М приведены во втором столбце таблицы как значения Мс2 в
мегаэлектронвольтах. В третьем столбце даны значения спина, в четвертом -
заряда частиц. Для полноты в третьем столбце приведены также значения
четности частиц. Например, х/2+ означает спин l/Ji и положительную
четность. (Точный смысл понятия четности, не имеющей отношения к движению
частицы и являющейся ее внутренней характеристикой, будет указан в т. 2,
гл. 15, § 7, п. В.)
Мы уже показали в гл. 10, как протон и нейтрон могут быть объединены в
изоспиновый дублет. Из табл. 11.1 видно, что все перечисленные в ней
частицы распадаются на изоспиновые мультиплеты, состоящие из (2Г-{-1)
Группа SU3 и приложения к элементарным частицам 309
частиц с совпадающими в пределах нескольких мегаэлектронвольт массами и с
зарядами, различающимися последовательно на е. Так, например, S0 и S'
объединяются в изодублет 7,=1/2, а 2 + , 2° и 2" имеют Г=1. Правильность
значений изоспина, приписываемых частицам, подтверждается тем, что в
экспериментах наблюдаются правила от5ора, типа указанных в гл} 10, § 2,
п. В. Заметим, однако, что соотношение Q-M Т-\-^1 a между зарядом Q и
третьей проекцией изоспина Мт, справедливое для нуклонов (р и п), не
выполняется для других барионов. В гл. 11, § 2 мы рассмотрим
необходимость введения нового квантового числа Y - гиперзаряда,
представленного в седьмом столбце таблицы. Мы увидим, что более общее
соотношение Q-Mj-^/aY справедливо уже для всех адронов.
В восьмом столбце приведены средние времена жизни частиц т. Среднее время
жизни определяется как постоянная, входящая в показатель экспоненты ехр(-
t/i) в законе распада частицы. Таким образом, меньшими значениями т
характеризуются менее стабильные, быстрее распадающиеся частицы. В
последнем столбце указаны главные каналы распада частицы. В случае, когда
имеется более одного канала распада со сравнимыми вероятностями, указано
также отношение этих вероятностей. Символом у обозначен фотон (у-распад);
v и ц - это нейтрино и мюон.
Чертой над символом частицы обозначается соответствующая античастица. Из
теории поля и из эксперимента следует, что для каждой частицы имеется
античастица, хотя получить античастицу иногда довольно трудно.
Античастица имеет ту же массу и спин, что и частица, но несет
противоположный заряд. Некоторые нейтральные частицы, такие, как зх°,
совпадают со своими античастицами. К вопросу об античастицах мы вернемся
в т. 2, гл. 16.
Некоторые из более тяжелых частиц, приведенных в табл. 11.1, могут
распадаться за счет сильного взаимодействия за времена порядка 10-23 с.
Ввиду столь малых времен жизни проблематично, заслуживают ли они названия
"частиц". Иногда частицы|с такими малыми временами жизни называют
резонансами. Вообще говоря, в квантовой механике резонансы в процессе
рассеяния свя-
Таблица 11.1
а) Барпоны Свойства самых легких адронов
Частица Масса, МэВ Спин Заряд Изоспин, Т мт Гипер- заряд У
Среднее, время жизни, с Главные каналы распада
Р 938,28 1 + т 1 1 2 1 2 1 оо Стабильный
п 939,57 1 + 2 0 1 2 1 2 1 1,0-Ю3 P + e~+v
А 1115,6 1 + 2 0 0 0 0 2,5-10"10 р + л- (65%), и +
я° (35%)
2+ 1189,4 1 + 2 1 1 1 0 0,8-10 -10 Р + я°(53%), гс +
я+ (47%)
2° 1192,5 1 + 2 0 1 0 0 <Ю-14 А-~у
2- 1197,4 1 + т -1 1 -1 0 1,7-10-10 п -f п~
Е° 1315 1 + 2 0 1 2 1 2 -1 2,9-10-м Л-f л.0
З- 1321 1 + 2 -1 1 2 1 " 2 -1 1,7-10-м Л -f л~
Глава 11
Д+ +
д+
до
д-
2 + *
2°*
2~*
Н°*
Q-
1232 1)
1385 1)
1532
1535
1672
?+
2
?+
2
? +
2
3 +
2
А*
2
3 +
2
?+
2
?+
2
?+
2
2
1
0 -1
1 О
-1
о
-1
•А+ -1 2
?
2
?¦
2
?
2
?
2
1
1
1
?
?
2
?
2
?
2
?
2
?
2
1
О
-1
?
2
___1_
2
О О
О -1 -1 О -2
5-10-21
1-10-5
Р+я+
р + я°, ге-гл+ р + я_, ге + л0 ге + я~
Л + я(88%), 2 + я (12%)
ю-2
1,1-Ю-10 Н + я, Л + А"
водим ,
м литГприбл^енаые средние змтеия?ИЗНИ ЯЛЯ ЭТВХ мультиплет0]! содержат
