Принципы симметрии в физике элементарных частиц - Гибсон У.
Скачать (прямая ссылка):
Авторы работы [90] использовали 152Еи (/р=0~), который после К-захвата превращался в возбужденное состояние 152Sm (I-) и, в свою очередь, распадался в основное состояние 0+. При этом энергия нейтрино Ev =840 кэв, а ДМс2 = = 960 кэв; таким образом, поляризация не была равна точно 100%. Однако резонансное перерассеяние отчетливо наблюдалось, а спиральность фотона детектировалась по селективному поглощению в намагниченном железе. Было найдено, что фотон, а следовательно, и нейтрино имеют отрицательную спиральность.
5.6.4. Феноменология распадов гиперонов. Проведем феноменологический анализ распада гиперонов. Для определенности рассмотрим распад
Л —> р я
Этот формализм также применим к распадам 2;
2±->я + я±; 2+я0.
Во всех упомянутых случаях частица со спином 1/2 распадается на частицы со спинами 1/2 и 0. Тот же формализм применим к обеим стадиям каскадного распада:
д —> Л —|- я —> р -j- я -f- я .
При Л°-распаде система рп~ в конечном состоянии может иметь орбитальный момент количества движения, равный 0 или 1. Если четность сохраняется, то только одна из этих возможностей разрешена. Однако, как мы уже видели, при Л°-распаде четность нарушается и процесс распада описывается s- и p-волнами с амплитудами as и аР.
153
Используем для распадов (см., п. 4.9.1) формализм спиральности. Амплитуда распада находящегося в состоянии покоя гиперона со спином 1/2, сопровождающегося испусканием протона в направлении ?2= (0, <р),
Ьм (0, ф) = (2я)~1/гЗ)мк (ф, 0, 0) а%, (5.86)
где М и X — проекция спина частицы Л° и спиральность протона соответственно. Обозначим амплитуды распада а+ и а_. Закон сохранения четности требует, чтобы а_=—а+. Полная скорость распада
Г = |а+|2 +|о_|2.
В своей работе [122] Ли и Янг проанализировали три типа экспериментов. Рассмотрим а) угловое распределение протонов, получающееся в результате распада покоящихся поляризованных гиперонов. Оно задается выражением И?+(0, ф)сШ, где
(0, ф) = Г"1 ? | /я,+1/, (0, Ф) |2 = (2яГ)-1 ? | ajt I2 [dth,2 д (0)32 =
= (2лГ)-1 { | а+ |2 cos2 (0/2) + | |2 sin2 (0/2)}.
После преобразования формула приобретает вид U^+(0, ф) = (4я)-1 (1-f acos0),
где
a = (| a+ |2 - | |2)/( | a+ |2 + | a_ |2) (5.87)
и равна нулю, если четность сохраняется. Возьмем гиперон, спин которого направлен вверх. Если М=—1/2, то
(0, ф) = (4л)-1 (1 — acos0).
Гиперон рождается в результате сильного взаимодействия и может быть поляризован только в направлении, перпендикулярном плоскости рождения. Поэтому в системе отсчета покоящейся частицы А° ось z направим вдоль нормали к плоскости рождения. Тогда образец, состоящий из Л° с поляризацией Ра, соот-
ветствует двум образцам с М=±1/2, доли которых равны (1/2)(1±Рд) соответственно. Результирующее угловое распределение для такого образца
Г (0, Ф) = (1/2) (1 + РА) Г+ + (1/2) (1 - РА) =
= (4л)-1 (1 -f aPAcos0). (5.88)
Здесь Ра измеряется в системе отсчета покоящегося гипе-
рона.
Такой образец получается экспериментально путем отбора частиц Л°, которые рождаются только в определенной плоскости. Однако, поскольку Ра при этом не находится независимо, для определения а требуется другой метод.
154
Теперь рассмотрим б) продольную поляризацию нуклонов, испускаемых при распаде покоящихся неполяризованных гиперонов. Среднее значение спиральности нуклонов, вылетающих из образца при распаде неполяризованных Л°,
Ps = (2Г)-1 |JdQ{(l/2) | f+4„M I2 - (1/2) I2} =
= (2Г) 1 2 J dQ 2 Я | fm I2 = (2Г)-1 у 2 ЯI ak |2 (2л)-1 X
M К Mh
X JdQ|4H6)F=- Г-1^] XI ax I2.
Здесь мы воспользовались формулой
2 (diiM' (6))2 = 2 d-мм’ (— 6) dJM’M (8) = dJMM (0) — 1.
W at
Таким образом,
P.v = (1/2) (| a+12 -1 |2)/( | a+12 -f | a_ |2) = a/2.
Итак, параметр асимметрии a одновременно является и степенью продольной поляризации (в единицах Й/2), а ненулевая спиральность непосредственно свидетельствует о нарушении четности.
Неполяризованный образец можно получать экспериментально, если рассматривать распады всех А0, не принимая в расчет плоскость их рождения. Значение PN, а следовательно, и a можно определить, если разрешить протонам распада перерас-сеиваться на ядрах, например на 12С. Соотношение между азимутальной асимметрией и поперечной поляризацией нуклона должно быть известно из независимых экспериментов. Отметим, что в л. с. к. или, точнее, в с. ц. м. протона 12С, продольная поляризация поворачивается в результате кинематического преобразования системы отсчета распада. Угол поворота а задается выражением (4.133) :
tg (о = w (1 — y2)1/2sin0/(y 4-«cos0),
