Всего лишь кинематика - Копылов Г.И.
Скачать (прямая ссылка):
некоторой фиктивной частицей, чья масса не постоянна, а изменяется от
случая к случаю, от одного снимка к другому. Значит, и инвариантная масса
тройки - величина
тх = V {В t + Et + ?,)¦ - (Р, + Ра + Р,)а
на каждой фотографии имела бы новое переменное значение. В каких пределах
она менялась бы? В пределах, диктуемых законами сохранения. Наименьшее
значение тх - это такое, при котором еще возможен распад фиктивной
частицы на три п-мезона, т. е. 0,415 ГэВ (на рождение л+-мезона надо не
меньше 0,140, на рождение я~-тоже 0,140, на рождение л° - 0,135 ГэВ).
Наибольшее значение тх должно быть таким, чтобы всего запаса массы
системы протон - антипротон (2,29 ГэВ) едва хватало на рождение частиц
я+, л- и X:
тх - 2,29 - 0,14 - 0,14 =¦ 2,01 ГзВ.
А в этих пределах (от 0,415 до 2,01) ни одно значение инвариантной массы
не запрещено, не выделено, ни одно не будет встречаться намного чаще, чем
близкие по величине значения (если только частица X не настоящая, а
фиктивная, выдуманная для удобства).
Все, кажется, начинает проясняться. Давайте спокойно рассудим.
Если бы ""-мезоны рождались в каждом случае (и если бы мы знали, какие из
мезонов получились от распада ""), т. е. если бы всегда шла реакция (2),
то все инвариантные массы тх троек л+-, л--, л "-мезонов
76
на всех снимках оказались бы равными одному и тому же числу - массе ""-
мезона.
Если бы ""-мезоны совсем не рождались, т. е. шла бы прямая реакция (1),
го на разных фотографиях встретились бы практически все значения
инвариантной массы тх какой-то (любой) тройки в интервале от 0,415 до
2,01 ГэВ.
Искать неравномерность
Ну а если в половине случаев идет реакция
(2), а в половине реакция (1)? Что тогда получится? От реакции (I)
инвариантные массы будут получаться любыми; в каком-нибудь интервале
чисел, скажем от 0,5 до 0,6 ГэВ, окажется примерно столько же значений
тх, сколько и в соседнем интервале, от 0,6 до 0,7; в интервале 0,6-0,7
приблизительно столько же, сколько в интервале 0,7-0,8 и т. д.
А от реакции (2)? От нее все массы тх сосредоточатся вблизи одного числа
- массы ""-мезона. Можно составить такую таблицу; сколько раз
инвариантная масса тройки мезонов попала в интервал 0,5-0,6, сколько в
интервал 0,6-0,7 н т. д. И тот интервал масс, на который приходится масса
""-мезона, сразу выделится, сразу бросится в глаза. От интервала к
интервалу это "сколько раз" будет меняться плавно, а в одном месте
внезапно наступит скачок - туда попадет слишком много троек; значит, на
этот интервал масс и приходится масса ""-мезона.
Итак, вот в чем идея поиска невидимки; при отсутствии ""-мезона нельзя
ожидать, что какое-то значение тх будет встречаться намного чаще, чем
другие. Конечно, если ""-мезон будет рождаться редко, то избыток случаев
с тхжтш над другими значениями тх будет невелик, скачок может оказаться
незамеченным; но что мешает все же попробовать; а вдруг ""-мезон
рождается часто и таблица его сразу выявит?
- Да, но как быть с тем, что мы не знаем, какие л+- и л~-мезоны
получились от распада ""-мезона, а какие - напрямик из системы р+р?
- Ну что ж, значит, надо перепробовать все комбинации л+-, л--, л "-
мезонов. Из пяти частиц
л+ л- л" л" я +
12 3 4 5
77
нейтральную тройку можно получить четырьмя способами: из частиц 1, 2, 3,
из частиц 5, 2, 3, из частиц 1, 4, 3 и из частиц 5, 4, 3. Чтобы не
пропустить той тройки, которая могла возникнуть из ""-мезона, надо
перепробовать их все, т. е. вычислять тх каждой тройки. Конечно, теперь
придется искать ""-мезон на фоне куда большего числа ненужных событий, но
иного выхода нет.
Популярное объяснение
Не знаю, достаточно ли ясно я изложил идею поиска. Если нет, то приведем
на всякий случай сходные ситуации из реальной жизни. Марсианин (что может
быть реальнее!), попав на Землю, может установить дату последней мировой
войны, подсчитав, сколько в Европе людей разного возраста: возраст 36-38
лет ему встретится гораздо реже прочих. Или: изучив, сколько бюллетеней
было выдано в некотором городе в январе, феврале и т. д., он установит,
что в таком-то месяце через город прошла очередная волна гриппа.
В чем сходство этих примеров, скажем первого, с тем, что нам нужно?
Инвариантная масса троек мезонов - это возраст. Различные интервалы
значений тх - это возраст, округленный до целого числа лет. Подсчет
количества людей такого-то возраста - это подсчет частоты тех или иных
значений тх- Слабому изменению рождаемости из года в год отвечает
уверенность в том. что в отсутствие ""-мезона частоты различных значений
тх будут меняться плавно от интервала к интервалу. Резкое уменьшение
рождаемости во время войны - аналогия избытку случаев с ""-мезоном,
преобладанию одного значения тх над прочими.
Мы не знаем, как рассуждали физики, открывшие ""-мезон, но поступали они
именно так, как мы говорим. На каждой фотографии они измеряли импульсы и
направления четырех заряженных мезонов, вычисляли недостающий импульс. Он
