Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
+г+р+Л 2=пб МэВ,
U и + л + , 2=110 МэВ,
Е"-л + л", 2 = П7 МэВ; (115.5)
Масса и время жизни Е+- и Е~-гиперонов соответственно равны
mr =(2327,5 + 0,1)те, т%- =(2343,3 + 0,1)те,
=(0,800 + 0,004) -10"10 с, те-=(1,48 + 0,01)-Ю"10 с.
Обращаем внимание читателя на то, что в отличие от л + -и л "-мезонов Е + - и Е"-гипероны не являются частицей и античастицей и поэтому имеют разные массы и времена жизни.
272
Глава XX. Странные частицы
В 1952 г. был обнаружен еще один заряженный гиперон — так называемый каскадный гиперон (Е--гиперон), который распадается по каскадной схеме
Е~->Л + тс~; А-*р + п~, (115.6)
причем на первом этапе выделяется энергия (2 = 65,8 МэВ. Масса Е~-гиперона т-= =(2585,75 + 0,25)те, время жизни т„-=(1,64±0,02)-10-1Ос.~ а Позднее теоретически предсказали (см. § 116) и экспериментально нашли два нейтральных гиперона Е° и Е° со следующими параметрами и схемами распада:
тЕ0=(2333,76 + 0,18) те; тЕо = (7,4 + 0,7)-10" 20 с; Е°^Л + у; 2«77 МэВ; у (П5.7)
wEo = (2573,19± 1,2) те; тао=(2,90±0,10) • Ю-10 с; Е°^Л + тс°; 2«64,1 МэВ.
В начале 1964 г. в водородной пузырьковой камере был зарегистрирован самый тяжелый Q--гиперон с z= — 1,
т = (3272,86 + 0,62) те, т = (0,82 + 0,03) • 10
-10
С1
-гиперон рас-
падается по сложной четырехступенчатой схеме, три ступени которой характеризуются примерно одинаковыми временами распада т~10 с:
+ Е°, Е°^тс°+Л, Л^р + к
[0г*7-
-е+ +е
(115.8)
[символом у ->е + + е ~ обозначена конверсия у-кванта в (е + +е~)-пару]. Позднее были обнаружены еще две схемы распада С1~ -гиперона:
л г^Е-+тс°,
°~иЛ+*-. <1159>
Замечательно, что существование и основные свойства fi~-гиперона были предсказаны теоретически на основе так называемой SU (З)-симметрии, выводы которой позволили рассчитать и поставить эксперимент для обнаружения этой частицы (см. § 122).
Из схем распада гиперонов следует, что все они имеют единичный барионный заряд (5=1) и полуцелый спин. Величина
§ 116. Систематика К-мезонов и гиперонов
спина Л-, Е- и Е-гиперонов была определена из анализа углового распределения продуктов их распада и оказалась равной 1/2. Спин П~-гиперона предположительно равен. 3/2.
Внутренняя четность всех гиперонов (определяемая по отношению к Л-гиперону*) равна +1 (для Е- и Q"-гиперонов это экспериментально пока не подтверждено).
Для всех гиперонов обнаружены античастицы, которые называются антигиперонами (см. § 116, п. 5).
§ 116. Систематика /(-мезонов и гиперонов
1. СТРАННЫЕ СВОЙСТВА К-МЕ30Н0В И ГИПЕРОНОВ
Изучение ^-мезонов и гиперонов показало, что они обладают удивительными, подчас даже противоречивыми свойствами. Так, например, все .К-мезоны и гипероны имеют очень большое время жизни (Ю-8 — 10-10 с), которое существенно превышает ядерное время (Ю-22 —10 с), несмотря на то что гипероны и .К-мезоны распадаются на ядерно-активные частицы (например, по схемам А-*р + п~, т + ->л + + я + + л~ и др.)**. Таким образом, .К-мезоны и гипероны ведут себя как ядерно-пассивные частицы. Вместе с тем К-мезоны и гипероны образуются в ядерных взаимодействиях относительно часто (с большим сечением), т. е. проявляют свойства ядерно-активных частиц. Например, сечение образования АГ-мезонов и гиперонов в (л— /?)-взаимодействиях—порядка Ю-27 см2, а в (N—N)-взаимодействиях — около 1% геометрического.
Обращает на себя внимание также то, что в (N—N)-и (л — 7V)-B3aHMOдействиях К-мезоны и гипероны образуются не поодиночке, а группами (парами, тройками), причем не любые их комбинации возможны (ассоциативное рождение). Наблюдалось, например, совместное образование Л-гиперона и 9°-мезона в реакции
л-+/?^л+е°, (П6.1)
Е--гиперона и К+-мезона в реакции
п~+р-+1.-+К + , (116.2) Е°-гиперона и двух К + -мезонов в реакции
п++р^Е° + К + +К + , (116.3)
* Внутренняя четность самого Л-гиперона постулируется: РА = +1.
** С этой точки зрения процесс 7t-+u+v, идущий тоже медленно (10~8 с), неудивителен, так как при распаде тс-мезона образуются ядерно-пассивные частицы—мюон и нейтрино.
274
Глава XX. Странные частицы
Л-гиперона и К+-мезона в реакции
р+р^А+р+К + , (116.4)
но никогда не наблюдалось совместного образования двух Е+ -гиперонов в реакции
p+p++2Z + +-?+ (116.5)
или одиночного рождения Л-гиперона по схеме
п+р++А+р, (116.6)
а также одиночного рождения ЛГ*-мезонов в реакции
п±+р-^ К±+р. (116.7)
Вместе с тем при взаимодействии К~ -мезонов с нуклонами могут возникать одиночные гипероны:
К +/>us + +n- (П6.8)
Была установлена также резкая несимметрия свойств К+-и К "-мезонов, проявляющаяся в различном характере их образования и взаимодействия.
При энергиях взаимодействия 1—2 ГэВ К+-мезонов возникает примерно в 100 раз больше, чем К "-мезонов; К~-мезоны возникают только в паре с К+-мезонами, тогда как АГ+-мезоны могут возникать и в паре с гиперонами; наконец, АГ+-мезоны при взаимодействии с нуклонами могут только рассеиваться и перезаряжаться, а К~-мезоны—еще давать реакцию с образованием гиперонов. Все эти свойства казались настолько необычными и непонятными, что ЛГ-мезоны и гипероны стали называть странными частицами. Однако вскоре выяснилось, что все особенности странных частиц связаны между собой и могут быть понятны из самых общих теоретических построений.
