Всего лишь кинематика - Копылов Г.И.
Скачать (прямая ссылка):
импульсов р и л-, узнали величину и направление импульса Л°-гиперона.
Затем, сложив (векторно!) импульсы частиц 9 и 10, получили импульс
невидимого фотона ун (он вышел равным 0,082 ГэВ) и, естественно, его
направление; точно так же узнали импульс фотона у* (0,177 ГэВ); его
направление тоже стало известно. И вот здесь наступила первая проверка:
стрелки, изображающие импульсы Л° (DC), у, (7) и у а (8), сошлись почти в
одной точке (разошлись всего на 1 мм по горизонтали и на 3 мм в
вертикальной плоскости. Все разыгравшееся на снимке событие произошло на
200 см). Это значило, что в этой точке действительно произошел распад ка-
3*
67
кой-то невидимой частицы на Л"-гиперон и еще на что-то, что немедленно
распалось на два фотона - yi и уг. Легко было догадаться, что это "что-
то" не может быть ничем иным, как л "-мезоном. Впрочем, это следовало
проверить вычислением.
Опять пошли в ход законы кинематики и инвариантность массы покоя: раз
импульсы двух фотонов известны по величине и направлению, ничего не стоит
найти все по той же формуле (1) массу покоя распавшейся на них частицы.
Получилось 0,1351 ±0,0015 ГэВ, что превосходно согласуется с известной
массой я°-мезона, равной 0,135 ГэВ.
Теперь оставалось узнать, что же это за невидимка, которая в точке С
распалась на л°-гиперон и я°-мезон, Опять-таки кандидат налицо: всем
известно, что так называемый каскадный гиперон 2° с массой 1,314 ГэВ
охотно распадается на Л°-гиперон н л "-мезон. Была ли возможность это
проверить? Бесспорно, была: сложив вычисленные энергии Л°- и я°-частиц,
вычислили энергию предполагаемого родителя; сложив векторно импульсы Л(r) и
л(r) (импульс л(r) сам получился сложением импульсов у" и у*, которые в свою
очередь получились сложением импульсов частиц 9, 10, 11 и 12), вычислили
импульс родителя: опять пошла в ход формула (1), которая привела к числу
1,316±0,004 ГэВ.
Согласие было отличным. В довершение импульс 3° почти точно вышел в точку
В.
Стоит ли подробно рассказывать, что было дальше? Читатель сам
догадывается, что вычисленный импульс Е" и измеренный импульс л~ в сумме
оказались направленными по лучу ВА и дали возможность (опять по формуле
(1)1) найти массу частицы ?2-. И вот тут-то наступил триумф теоретической
физики. Американец Гелл-Манн и молодой японский ученый Окубо *) еще за
два года до этого предсказали, что частица ?2" должна распадаться именно
так, как получилось, а главное, заявили, что ее масса будет 1,686 ГэВ.
Кинематический
*) Именно нх предсказания приведены в фильме "Улица Ньютона 1". Нужно
отдать должное научному консультанту фильма (ленинградскому физику В. В.
Шехтеру), из многочисленных предсказаний теории Гелл-Манна выбравшему
именно то, которое подтвердилось в первую очередь. То, что частица была
предсказана в фильме,- это, конечно, шутка, но в нем предугадано ее
скорое открытие.
08
же расчет привел к величине
{1,686+0,012) ГэВ!
Комментарии, как говорится, излишни. Но все же просмотрите еще раз все
рассуждения и убедитесь в том, в какой тесный узел связаны здесь проверки
и предположения, как ни одно предположение не остается без проверки и как
окончательный вывод вытекает из всего с железной необходимостью.
Попробуйте также, прежде чем переходить к дальнейшему, увидеть, что в
реакции (2) осталось псе же недоказанным и как это доказать.
Пример третий: а как увидеть
нераспадающнеся нейтральные частицы?
Действительно, как их увидеть? О рождении Л°-гц-перона узнают по тому,
как он вскоре, через 10"1и с, распадается на заряженные частицы. А как
узнать о рождении нейтрона? Он живет около четверти часа, большая часть
нейтронов пролетает по камере, не распавшись; очень редки и соударения
нейтронов с ядрами. Или: как быть с нейтрино, которое вообще ни с чем
практически не взаимодействует? Или с я°-мезоном? Пи-нуль-мезоны, правда,
распадаются мгновенно, но опять на нейтральные частицы - фотоны, а фотоны
далеко не всегда удается заметить.
Куда канули ка-нулк?
Чтобы попять, как это делается, вернемся опять к фотографии, на которой
впервые был замечен ?3--гиперон. Откуда, собственно говоря, узнали, что
вместе с О--гипероном родилась пара тяжелых мезонов /С+ и /С0? Ведь
никакого /С°-мезона на фотографии нет. Он пронесся по камере, не
распавшись. Что же заставило догадаться о его рождении?
Естественно, закон сохранения энергии и импульса. Импульс начального /(--
мезона был известен (5 ГэВ). Импульс родившегося /(+-мезона измерен по
кривизне следа. Импульс родившегося ?3--гиперона вычислен мимоходом
тогда, когда определялась его масса (он был равен просто векторной сумме
импульсов всех частиц, получившихся от распада ?3--птерона: двух я"-мезо-
69
нов, двух электронов, двух позитронов и протона). Вместе с импульсами
стали известны и энергии /С"¦ /С-мезонов н ?2--гиперона. Естественно было
посмотреть, совпадает ли сумма энергий /С+ -мезона и ?3--гиперона с
суммой энергий начальных частиц - /С"-ме-зона н протона (протон покоился,
