Принципы симметрии в физике элементарных частиц - Гибсон У.
Скачать (прямая ссылка):
= + 1. (5.82)
Если предположить, что другие зарядовые состояния 2 также имеют положительную четность, то с учетом полученных выше результатов (5.79) получаем т| + = — 1. Следовательно, и К, и античастица К обладают отрицательной четностью.
5.5.7. Четность S. Реакция
3~ + р -у А0 + А0 (5.83)
обусловлена сильным взаимодействием с сохранением странности. Присутствие двух частиц Л° означает, что внутренняя четность Н определяется относительно четности протона независимо ЮТ УСЛОВИЯ 7]л»= + 1.
Как указал Трейман [172], изучение реакции (5.83), в которой частица Е~ захватывается в состоянии покоя, можно использовать для определения четности этой частицы. Никаких сведений о таком способе измерения четности Е~ нет. Альтернативным методом определения i]s было бы применение соотношения «поляризация — асимметрия», описанного в п. 5.5.5, к реакции
/С- + Р-.К+ + 3“
на поляризованных протонах. Как было установлено выше, частицы р, п, А и 2 имеют положительную четность (если считать выполненными принятые ранее условия). В таком случае успех схемы симметрии SU (3)_, требующей, чтобы каскад частиц имел такую же четность, как и другие шесть барионов, в значительной степени свидетельствует о положительной четности частицы S.
146
5.5.8. Четность ?2_. По поводу определения четности частицьк
уже были сделаны некоторые предложения [26]. Существование сильной реакции
КГ + Р - + к+ + к0
показывает, что четность t|q определяется относительно четности других частиц без каких-либо дополнительных условий..
Так как при рождении ?2_-частицы конечное состояние должно содержать три или большее число частиц, то определение: четности потребовало бы очень большой статистики.
§ 5.6. НАРУШЕНИЕ ЧЕТНОСТИ В СЛАБЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ
5.6.1. Загадка т—Q. Причиной, побудившей провести эксперименты, которые привели к открытию нарушения четности,, явилась «загадка т—0». До 1957 г. 0- и т-мезоны опознавали по* их модам распада:
0+ -> я+ + я0;
Т+ -*¦ Я7' + я+ + я0.
Тщательное изучение показало, что в пределах точности эксперимента оба мезона имеют одинаковые массы и времена жизни.
Напрашивался естественный вывод, что обе частицы являются просто двумя различными модами распада одного и того, же мезона. Однако Далитц, проанализировав спин и четность в. этих распадах (в предположении, что четность сохраняется),, пришел к заключению, что вит должны иметь противоположную четность.
Рассмотрим сначала 0-распад. Спин 0 пока неизвестен. Предположим, что он равен /. Тогда, так как оба пиона являются: бесспиновыми частицами и имеют отрицательную чётность,, орбитальный момент количества движения в конечном состоянии равен J, а четность равна (—1)2(—1)J. Следовательно, спин и четность 0+ могут принимать следующие значения: 0+, 1', 2+ и т. д.
т-Распад сложнее, так как в конечном состоянии существуют три частицы. Полный момент количества движения в конечном, состоянии представляет собой векторную сумму относительного, орбитального момента количества движения Li '‘(например, двух я+) и орбитального момента количества движения L2 частицы я-относительно с. ц. м. двух я+: L„0J1H = Lx + L2.
Если предположить, что спин т равен 0, то и собственное значение Ьполн должно быть тоже равно нулю, что возможно только в том случае, если собственные значения, соответствующие, Li и L2, равны друг другу, т. е. h = k. Далее орбитальная чет-
147
ность трехчастичного состояния определяется орбитальными моментами количества движения и имеет вид (—\)1'+1‘. Значит, четность конечного состояния равна (—1)3(—l);i+,!, т. е. отрицательна для нулевого спина частицы т. Таким образом, если ¦четность сохраняется, а 0 и т имеют нулевой спин, они не могут ¦быть одной и той же частицей. Мы не будем обсуждать возможность существования для т более высокого спина. Анализ распределения по энергии в Зя-состоянии показал, что наиболее вероятное значение спина и четности для т есть О-. Это и есть загадка: две частицы имеют совершенно одинаковые свойства, за исключением противоположной внутренней четности.
5.6.2. Эксперимент By. Ясно, что если при распаде т и 0 четность не сохраняется, то приведенный выше анализ недействителен и никаких проблем не возникает. После нескольких пробных попыток Ли и Янг в своей знаменитой статье [120] провели систематический анализ сохранения четности в процессах с элементарными частицами. Они установили, что в то время как справедливость закона сохранения четности для электромагнитного и сильного взаимодействий доказана с избытком (в области атомной н ядерной физики, см. § 5.2), не было известно никаких экспериментальных данных в пользу сохранения четности в |3-распаде или в слабых распадах мезонов и гиперонов.
На основе этого анализа By, Амблер, Хайвард, Хоппе и Хадсон [188] убедительно показали, что при |3-распаде четность нарушается. Как мы уже видели, закон сохранения четности запрещает не равное нулю среднее значение <Sp> (здесь S — спин, а р — импульс). Таким образом, проверкой может слу-, жить изучение углового распределения электронов при (3-рас-паде поляризованных ядер. By и ее коллеги, использовав образец из поляризованных ядер 60Со:
