Всего лишь кинематика - Копылов Г.И.
Скачать (прямая ссылка):
г. узнали, что в распадах /(-мезонов и в других сходных процессах эта
равноправность нарушается. Фи-анкн называют это несохраненнем четности в
слабых взаимодействиях. Напрашивался диковинный вывод о свойствах
пространства: для него вроде бы правое и левое не эквивалентны. Для
"спасения пространства" предположили, что "правые вещи", составленные из
частиц, эквивалентны таким же "левым вещам" из античастиц. Гипотеза тут
же была проверена экспериментально, и казалось, что она прекрасно
согласуется с опытом. Восторги по поводу открытия нового закона природы -
закона сохранения комбинированной четности - продолжались недолго. Вскоре
обнаружили, что в распадах А(r)-мезонов комбинированная четность тоже не
сохраняется, вотя и чуть-чуть. Несохранение небольшое, а проблема
громадная н до конца еще не понятая.
64
О нем был поставлен кинофильм "Улица Ньютона № I", ныне забытый. Зрители
могли видеть, как герой, сидя на концерте в консерватории, лихорадочно
набрасывает в блокноте пришедшую ему в голову реакцию К~+р->--"-Q-Н-/С+ -
Ь* Лист из блокнота показан во весь экран. Вскоре после выхода фильма в
США были поставлены опыты по обнаружению этой реакции. Все в точности
подтвердилось: и способ рождения частицы, и способ распада, и заранее
предсказанная масса, и даже название новой частицы - омега-минус.
Давайте посмотрим на фотографию, на которой впервые увидели Q--гиперон
(рис. 16). Нас интересует, как работали при этом законы сохранения.
Рис. 16. Рождение и распад й--гиперона,
Фотография эта получена 31 января 1964 г. в Брук-хейвене, где действует
большой ускоритель. Пришлось просмотреть 50 ООО фотографий превращений,
которые происходили в наполненной жидким водородом пузырьковой камере,
прежде чем наткнулись на ту, которая здесь приведена. С непривычки трудно
разобраться в паутине линий, но это только потому, что вы не видели 49
999 предыдущих снимков; а если бы вам довелось их
6 Г. И, Копылов
65
все пересмотреть, вы сразу увидели бы то, что заметили поставившие опыт
33 американских физика *). Вы бы увидели новую, ранее невиданную частицу.
Схема распада
Справа на рис, 16 выделено то, что на этом снимке является существенным.
Сплошные линии - это то, что видно и на снимке; штриховые - то, о чем
догадались. Посмотрите: лнння 1 ~ это след К~-мезона, вылетевшего из
ускорителя с импульсом 5 ГэВ; в точке А он столкнулся с протоном - ядром
водорода (его не видно); произошло превращение пары К~, р в частицы ?3-,
/С+ и К0. Частица /С1 ушла, не распавшись, за пределы снимка и осталась
незамеченной; след частицы К+ обозначен цифрой 2, она заворачивает влево
потому, что камера находилась в сильном магнитном поле, которое все
частицы с положительным зарядом заворачивало влево, а частицы с
отрицательным зарядом - вправо. Короткий след 3 - это и есть след
искомого ?3*-гиперона. В точке В он распался на я- (след 4) и невидимый
Н° (кси-нуль)-гиперон. Тот, пройдя немногим больше, чем сам ?3--гиперон,
в свою очередь (в точке С) распался на две, оплть-таки невидимые, частицы
я0 и Л°. Л°-гиперон проделал сравнительно долгий путь, прежде чем
распался (в точке D) на протон (след 6) и л~-мезон (след 5), Что до л°-
меэона, то он живет, как правило, не долее 10_1в с и за это время не
успевает по существу сойти с места своего рождения. (Он проходит в
среднем путь с-10-1 * =¦ 3• 1010-10-1,= =3-10_6 см.) Пи-нуль-мезон
распался в точке С на два фотона (следы 7 и 5); фотоны эти невидимы, но
по счастливой случайности с каждым из них произошло событие, редко
наблюдаемое в водороде: проходя слишком близко от какого-то ядра, они
превратились в две заряженные частицы - в электрон и позитрон (следы 9,
10 от одного фотона, следы 11, 12 - от другого), которые со страшной
силой (именуемой силой Лоренца) завернуло маг-
*) Прошли те времена, когда в физике высоких энергий эксперимент мог быть
выполнен небольшой группой людей. Сейчас для хорошего эксперимента обычно
требуется настолько сложное и разнообразное оборудование, что работа с
ним под силу только большому коллективу. Поэтому часто можно встретить
публикации с несколькими десятками авторов, а иногда их число доходит до
сотни,
66
нитйое поле. Этот каскад превращений можно записать в виде следующей
цепочки реакций:
К- +P^Q~ + K+ + K°
+ Е° + л"
¦ Yi +
е+ + е" > <*+ 4-е~
> л- +р (2)
Как видим, многие частицы промелькнули по камере незаметно, и без
кинематических законов здесь не обойтись. Давайте посмотрим, как
убедились в том, что вся картина каскада восстановлена схемой (2)
правильно.
Дерсу Узала за работой
Во-первых, по характеру видимых следов, е соблюдением всех
предосторожностей, убедились в том, что следы 4 и 5 скорее всего
принадлежат я--мезонам, след 2 - /С+-мезону, след 6 - протону, следы от 9
до 12 - электронам и позитронам; по кривизне следов установили импульсы
видимых частиц.
Вычислив по формуле (1) массу невидимой частицы, рождающей вилку 5-6,
получили 1,116 ГэВ, это как раз масса Л°-гиперона. Сложив векторы
