Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Мухин К.Н. -> "Экспериментальная ядерная физика" -> 102

Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.

Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика: Учеб. для вузов — М.: Энергоатом-издат, 1993. — 408 c.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка): muhin-2.djvu
Предыдущая << 1 .. 96 97 98 99 100 101 < 102 > 103 104 105 106 107 108 .. 152 >> Следующая


2. ИЗОТОПИЧЕСКАЯ ИНВАРИАНТНОСТЬ СТРАННЫХ ЧАСТИЦ

В § 111, п. 5 были сопоставлены свойства нуклонов и л-мезонов по отношению к сильному взаимодействию и подчеркнуто, что как те, так и другие удовлетворяют принципу изотопической инвариантности. Нуклоны образуют изотопический дублет частиц с Т=1/2 (Г?(р)= +1/2, 77"=-1/2), а л-мезоны—изотриплет с Т=1 (Гс(я+,= +1, Г^0) = 0, Т['">=-1).

§ 116. Систематика К-мезонов и гиперонов

275

В сильных взаимодействиях между ними выполняется закон сохранения изоспина. Характер взаимодействия определяется только величиной изоспина Т и не зависит от его проекции Гс. Проекция изоспина Г? любой из этих пяти частиц связана с ее электрическим и барионным зарядами соотношением

Напомним, что из уравнения (116.9а) и законов сохранения электрического и барионного зарядов следует сохранение Г{ для сильного и электромагнитного взаимодействий.

Описанная схема рассмотрения различных нуклон-нуклон-ных и пион-нуклонных взаимодействий чрезвычайно удобна и плодотворна. В настоящее время нет экспериментальных фактов, которые противоречили бы такому рассмотрению, и наоборот, целый ряд экспериментальных результатов (нуклон-нуклонное рассеяние при высоких энергиях, рождение я-мезонов в нуклон-нуклонных взаимодействиях, рассеяние я-мезонов на нуклонах) находит естественное объяснение с точки зрения гипотезы о зарядовой независимости, или изотопической инвариантности ядерных сил.

Для объяснения удивительных свойств странных частиц американский физик Гелл-Ман и японский физик Нишиджима в 1953—1954 гг. предложили провести дальнейшее обобщение принципа изотопической инвариантности (зарядовой независимости сильного взаимодействия), распространив его на К-мезоны и гипероны. Это обобщение вполне естественно: .К-мезоны и гипероны сильно взаимодействуют с нуклонами и я-мезонами, для которых зарядовая независимость справедлива.

В соответствии с этим обобщением для АГ-мезонов и гиперонов (в процессе их рождения) предполагается выполнение закона сохранения изотопического спина, причем, так же как и в случае нуклонов и я-мезонов, частицы с данным значением полного изотопического спина представляют собой мультиплет тождественных (по ядерным свойствам) частиц с разными зарядами.

Однако в отличие от нуклонов и я-мезонов, для которых г=Т^ + В/2, a z = B/2, заряд и средний заряд мультиплета теперь определяется соотношением

z=T; + B/2, а средний заряд изомультиплета

7 = 5/2.

(116.96)

(116.9а)

(116.10)

276

Глава XX. Странные частицы

где 5=0, ±1, + 2,... (смещенный мультиплет). Величина S одинакова для всех членов мультиплета, но может быть разной для различных мультиплетов. Для нуклонов и л-мезонов она равна нулю. Для АГ-мезонов и гиперонов S отлична от нуля и определяется типом известного мультиплета. Так как величина S равна нулю для обычных частиц (нуклоны и л-мезоны) и отлична от нуля для странных частиц (АГ-мезоны и гипероны), ее назвали странностью. Величина Y=B+S называется гиперзарядом. Для данного изотопического мультиплета Y=2z.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ЧАСТИЦ ПО СТРАННОСТИ

Проанализируем известные к тому времени (1954 г.) гипероны и АГ-мезоны с точки зрения введенных понятий изотопического спина и странности.

А-гиперон не имеет ни одного заряженного партнера, следовательно, это синглет, т.е. 274-1 = 1, Т = 0, 7^ = 0. Подставляя в уравнение (116.10) 7> = 0, zA = 0 и ВА=1, получаем SA«-1.

Так как распад Л-частицы идет по схеме Л -+/?+л (или Л-+« + л°), в результате чего образуются частицы с нулевой странностью, то этот процесс характеризуется изменением странности на единицу: AS=l.

Описанные выше заряженные 2 + и 2~ -гипероны должны быть интерпретированы как два члена зарядового триплета.

Действительно, средний заряд 2* -гиперонов равен нулю (дважды заряженных гиперонов не наблюдается), поэтому (B? + S?)/2 = 0, Se=— Bl= — 1 Hz?=r{. Таким образом, подобно л-мезонам 2+- и 2"-гипероны имеют Гс, равные соответственно + 1 и —1, Т=1 и 274-1 = 3, т.е. по аналогии с л-мезонным триплетом должен существовать 2°-гиперон, соответствующий третьей возможной проекции изотопического спина 7^ = 0 и имеющий ту же странность S= — 1.

2°-гиперон был обнаружен в диффузионной водородной камере при облучении ее л "-мезонами с энергией 1,37 Гэв:

л"+/)^2° + в°. (116.11)

Распад 2+- и 2 "-гиперонов подобно распаду Л-гиперона сопровождается изменением странности на единицу: AS=1. Распад 2°-гиперона идет по электромагнитному каналу

2°->Л + у (116.12а)

без изменения странности (S?0 = SA — — 1). Заметим, что аналогичные распады для 2* -гиперонов запрещены законом

§ 116. Систематика К-мезонов и гиперонов

211

сохранения электрического заряда, а распады по сильному взаимодействию типа

± ±

Ео^Л + тсо (116.126)

— законом сохранения энергии (тг<тА-\-тк).

Кроме ?°-гиперона Гелл-Ман предсказал существование еще одной нейтральной частицы — каскадного Е°-гиперона. Схема рассуждений Гелл-Мана очень проста и изящна: известен Е~-гиперон, но не обнаружен Е+-гиперон. Значит, ТФ1, а равен О или 1/2. Легко видеть, что с двухступенчатой схемой распада Е~-гиперона (Е - ->Л + л~, Л->р+п~) согласуется только значение Т=1/2. Действительно, если Т=1/2, то Е~- и Е°-гипероны образуют изодублет с z= —1/2 и в соответствии с формулой (116.10) имеют странность S= — 2, которая естественна для двухступенчатого распада Е "-гиперона, каждая ступень которого характеризуется временем жизни т«10~1Ос, типичным для AS=\. Что касается значения Т = 0, то из него следует, что Е--гиперон—изотопический синглет, т. е. вообще не имеет нейтрального партнера, а сам обладает ничем не оправданным значением S= — 3.
Предыдущая << 1 .. 96 97 98 99 100 101 < 102 > 103 104 105 106 107 108 .. 152 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed