Принципы симметрии в физике элементарных частиц - Гибсон У.
Скачать (прямая ссылка):
Подобные рассуждения показывают, что внутреннюю четность нельзя приписать всем частицам. Однако если формально ввести для каждой частицы множитель внутренней четности г], то некоторые четности можно произвольно считать положительными (к примеру), а другие зафиксировать относительно их иа основании экспериментов. Это положение проиллюстрировано в оставшейся части раздела.
5.5.2. Четность нейтрального я-мезона и фотона. Естественно было бы начать с я°-мезона, внутренняя четность которого не зависит ни от каких условий. Однако использовать реакцию
р + Р ^ Р + Р+ я0
неудобно, так как в результате ее получаются три частицы. Анализ моды распада
я0 у + У (е+е~) + (е+ег)
позволяет однозначно определить четность я°-мезона и показывает, что она отрицательна.
Абсолютно определяется также четность фотона, которая, как теоретически обосновано в п. 5.4.3, равна тц — — 1-
5.5.3. Четность заряженного я-мезона. Внутренняя четность отрицательного я-мезона была определена из анализа его захвата в состоянии покоя в мишеий из жидкого дейтерия. При этом происходили реакции, относительная частота которых составляла:
я - + d.-*-п-\-п 70%;_ (5.69а)
(покоящийся)
-+п + п~ту 30%; (5.696)
п + п + я0 — 0. (5.69в)
¦137
Последняя реакция не наблюдается, хотя и энергетически допустима, так как разность масс я~ и я0 превышает энергию связи дей-тона примерно на 2,4 Мэе.
Отрицательный я-мезон замедляется из-за ионизации до -тех пор, пока не захватится на атомную орбиту вокруг дейтона. Анализ относительных скоростей процессов показывает, что прежде чем я-мезон будет захвачен дейтоном, он попадает в результате радиационных переходов в ls-состояние. Поскольку дейтон имеет спин 1, делаем вывод, что захват происходит из начального состояния с полным моментом количества движения /=1.
Теперь конечное состояние содержит две тождественные частицы со спином 1/2, а статистика Ферми требует, чтобы состояния с полным спином 0 или 1 при перестановке пространственных координат были нечетными или четными, т. е. обладали нечетным или четным орбитальным моментом количества движения соответственно. Поэтому конечное состояние с /= 1 может быть только триплетным /^-состоянием, т. е. 3Рь в спектроскопических обозначениях 2s+iLj. Поскольку это состояние имеет нечетную пространственную четность, в то время как состояние дейтона четно, реакция (5.69а) может идти с сохранением четности только в том случае, если внутренняя четность я- отрицательна: Ля—= — 1-
Действуя более формально, можно приписать внутренние четности всем частицам. Тогда четность начального состояния можно представить в виде
т^-ЛрЛяЛорб = т^-ЛрЛя-
Здесь четность орбитального состояния дейтона равна +1, так как в основном состоянии дейтон обладает главным образом 1 = 0 с. небольшой примесью 1 = 2. Четность конечного состояния равна
П*Чорв = -л5= —1.
Приравнивая эти два выражения друг другу, получаем
Ля-ЛрЛл .= —1 •
Таким образом, можно сказать, что относительная четность системы рпп~ отрицательна.
Обычно выбирают по определению
Чр = + 1 (5.70)
т1«= + 1. (5-71)
Этот выбор естествен с точки зрения изотопической симметрии, так как в этом случае протон и нейтрон рассматриваются как
различные зарядовые состояния одной и той же частицы. Затем определяем четность я~-мезона и находим, что она отрица-
тельна. После этого утверждение о том, что четности нейтрального и отрицательного я-мезонов одинаковы, приобретает смысл.
138
5.5.4. Внутренние четности странных частиц. При изучении странных частиц было отмечено, что они не могут рождаться поодиночке, а рождаются только парами (ассоциированное рождение). Отсюда следует, что не существует абсолютного способа приписать странным частицам внутреннюю четность. Выражаясь более точно, мы имеем закон сохранения странности 5 (или гиперзаряда, что эквивалентно), которому подчиняются сильные взаимодействия. Таким образом, одна частица, несущая единицу S, не может родиться при столкновении я-мезонов и (или) нуклонов, имеющих нулевую странность. Хотя сохранение странности не является абсолютным в таких слабых распадах, как
2, Л-ynN, 2->-яЛ или это не дает возможности независимо определить четности странных частиц, так как слабое
взаимодействие не инвариантно относительно пространственной инверсии. Это утверждение иллюст- . • •
рировалось в § 5.3 для нелептонного N ______________У______ N
процесса — распада гиперона. Нару- \
