Всего лишь кинематика - Копылов Г.И.
Скачать (прямая ссылка):
экземпляры с энергией mj2. Другие энергии встретятся не так часто: всегда
можно указать такие импульсы л "-мезонов, что фотоны с этими энергиями
появиться не смогут *).
*) Это и понятно: пределы, в которых заключены возможные энергии фотонов,
рождаемых л°-мезоном с энергией ?, обладают интересным свойством: чем
больше ?, тем верхний предел больше, а ннжний меньше. При ?=тл< нижннй и
верхний пределы равны mnJ2. А затем с ростом Е левая стойка ворот
сдвигается влево н только влево, правая, наоборот, только вправо.
121
А уж фотоны с энергией mj2 могут родиться от любых л- мезонов, даже
покоящихся (см. формулу (10) из гл. 9). Вот вам первый способ доказать,
что в космических лу-чаях есть л^-меэоны,- посмотреть, какая энергия
встречается чаще всего у космических фотонов. Оказалось, что 0,07 ГэВ
(рис. 43). Значит, масса источника фотонов 0,14 - как раз масса л+- или
я~-меэона.
Но есть и более точный способ. Если бы среди космических л°-меэонов
присутствовали мезоны только четырех различных энергий ?ш, ?ш, ?ш, ?ш, то
от каждой энергии возникли бы свои ворота 1, 2, 3 и 4, ширина которых
определяется величиной ?, а площадь -
Ряс. 43. Обнаружение л"-мезонов в стратосфере. Ступенчатая линия
показывает, сколь часто ка высоте 21 км встречались фотоны той ила мной
знвргим. По горизонтальной оси отложена энергия фотонов в МэВ - тысячных
долях ГаВ, по вертикали - число случаев' плавная ливня - сглаженная
ступенчатая; максимум пришелся на 0,07 ГзВ.
количеством мезонов с таким ?. Если подсчитать, сколько раз встретится та
или иная энергия фотона, мы не получим, конечно, четырех кривых 1,2, 3 и
4, а получим их сумму - этакую мексиканскую ступенчатую пирамиду (рис.
44), Если ворот не четыре, а множество, пирамида превратится в гору -
непрерывную плавную кривую, верхушка ее будет в точке ?j=m"/2, но сейчас
нас интересуют края этой горы. Мы знаем, что плавный подъем к верхушке -
это косо стесанные края
о 100 200 300 400 500 ООО 700 ?,МэЗ
122
н
Рнс. 44 Суммарное распределение фотонов в четырех группах "••мезонов.
Крутизна подъема па ату пирамиду зависит от числа п°-иезо("]в с
соответствующей анергией.
?f
P;ic. 45. Предельный спектр фотонов при увеличении числа групп.
Ь" Г1 У т:!л|! а подъема ка эту гору зависит от числа л*-меэонов с
соответствующей
энергией.
ворот, которые мы взгромоздили друг на друга. А положение краев связано с
/""/2 формулой
Клевый край х правый край = -
(4)
Как видим, опять масса л-мезона выражается в терминах, ласкающих сердце
футбольного болельщика. Измерив частоту разных встретившихся нам энергий
космических фотонов, надо начертить по этим данным график (частота как
функция энергии), рассечь получившуюся "гору" несколькими горизонталями
(рис, 45), N измерить место их пересе-
100\------------------ чения со склонами, попар-
но эти координаты перемножить, извлечь корень и взять среднее по всем
сечениям. Получим уточнен-ное значение половины 10\ *4------ массы
источника фото-
нов - уточненное потому, что в расчетах участвуют не только чаще всего
встречающиеся энергии фотонов, но все энергии подряд.
А что еще можно выяснить, произведя топографические съемки этой вершины?
Вспомните, что гора получилась из пирамиды. Каждая ее ступенька возникает
от л°-мезонов определенной энергии (точнее, от фотонов, созданных л°-
мезонами определенной энергии). Одни ступеньки высокие - это значит, что
л°-мезонов с такой энергией много. Другие низкие -это значит, что л°-
мезонов с такой энергией мало, Значит, и в сглаженной пирамиде (горе) по
крутизне склона можно узнать, сколько было л°-мезонов с такой энергией. И
действительно, измерив крутизну горы через равные промежутки,
исследователи узнали, сколько л°-мезонов, с какой энергией появляется в
космических лучах
124
ч
100 ЮООЕ.МзВ
Рис. 46. Спектр энергий лс-мезонов в стратосфере.
Из того же опыта в стратосфере взята кривая, показывающая, сколько л*-
мезонов той или иной энергии встречается на высоте ?] км: кружки-
результаты измерения крутизны склонов (см. рис. 43) с их погрешностями:
по горизонтальной оси отложена энергия Е л°-меэонов в МэВ, по
вертикальной-число случаев N.
(рис. 46). Энергию подсчитали, проведя на чертеже горы среднюю линию:
среднее арифметическое координат краев ступеньки давало половину энергии
я-мезона, подобно тому как их среднее геометрическое давало половину
массы.
Опыт этот сейчас забыт: началась эра ускорителей, и экзотика высокогорных
космических станций, подъемов на аэростатах и пр. уже не так интересует
физиков; нм нужны контролируемые и воспроизводимые условия опыта. Но это
открытие - триумф кинематики, так изящен и математически чист полученный
результат. Конечно, на фоне то и дело возникающих новых физических
теорий, которые проникают в самую глубь динамики взаимодействий,
замахиваются на кардинальные проблемы физики,- на этом фоне успехи
кинематики кажутся скромными. Физикам не очень интересны законченные,
