Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
1) при взаимодействии обычных частиц (нуклонов и тс-мезонов) невозможно образование в быстром процессе одиночной странной частицы, но возможно образование пары или большего числа частиц, для которых суммарная странность S равна нулю;
2) странная частица не может быстро распадаться на обычные частицы.
Законом сохранения странности очень удобно пользоваться при описании процессов рождения, рассеяния и поглощения Странных частиц.
280
Глава XX. Странные частицы
Для правильно записанного быстрого процесса суммарная странность слева и справа должна быть одинакова. При этом в качестве слагаемых для отдельных частиц надо брать найденные выше значения странности:
Sn±o=0, 5ж.-+1, SK- = -l, SA=-l, Ss-=-2; j
(странность античастицы отличается знаком).
Приведем примеры, иллюстрирующие закон сохранения странности. Возможны, например, такие процессы рождения странных частиц:
к~ +р^Ь~ +К + ; п-+р^К++К~+п; > (116.17) р+р^А + К++р; K-+p^Cl-+K++K°, J
так как во всех этих процессах суммарная странность слева и справа одинакова и А 5=0. Наоборот, процессы
я + +/)+*? + +л + ; я" +л++Е" +К+ +К~; к~ +Р++А + К0; п + +р++ К + +р;
Ц-+Р++1. + + К-; п+п++А + А; У (116.18)
р+п++ А + 2 + ; п~+р++ К~+р; р+п++А+р; п~ +Р++С1' +К+ +К°
запрещены законом сохранения странности, так как АБфО. Очень наглядным примером, подтверждающим закон сохранения странности, является сравнение двух симметричных процессов рождения АГ-мезона и 2-гиперона:
п~+р^К+ + 1.-; n-+p++K~+2Z + . (116.19)
Первый из этих процессов разрешен законом сохранения странности, а второй запрещен.
Так как все гипероны имеют отрицательную странность, то К~ -мезон в реакциях обычного типа (т. е. при взаимодействии нуклонов и я-мезонов без образования антигиперонов) может возникнуть только в паре с К+- или АГ°-мезоном.
Сохранение странности определяет также характер протекания процессов взаимодействия странных частиц с веществом. Так, например, взаимодействие К + -мезонов с нуклонами ограничивается рассеянием и перезарядкой (опять-таки потому, что все гипероны имеют отрицательную странность):
К++р-+К++р; А-++и^|^0++"' (116.20)
(л +р,
§ П6. Систематика К-мезонов и гиперонов
281
в то время как для К -мезонов кроме аналогичных процессов
возможны также процессы с образованием гиперонов, например по схемам*
Все перечисленные процессы, иллюстрирующие закон сохранения странности, а также многие другие наблюдались экспериментально. До настоящего времени не было обнаружено ни одного экспериментального факта, свидетельствующего о нарушении этого закона сохранения в сильном или электромагнитном взаимодействии.
б. Распад странных частиц
Рассмотрим теперь процессы распада странных частиц на обычные частицы. Так как в этих процессах странность меняется, то они не могут быть ни сильными, ни электромагнитными и относятся к группе слабых, медленно протекающих процессов. Легко видеть, что все случаи распада странных частиц на обычные характеризуются изменением странности на±1 и временем распада Ю-10 — Ю-8 с. Е-Гипероны не распадаются на обычные частицы, но за время Ю-10 с распадаются на Л-гиперон и я-мезон, причем и в этом случае AS=1. Такое же значение AS=l получается и для распада Q~-гиперона (S= — 3) на S-гиперон (S——2) и тс-мезон (5=0). И снова время распада Q"-гиперона порядка Ю-10 с. На рис. 442, а, б изображены простейшие диаграммы распада Л-гиперона по схемам
Из рисунков видно, что в каждой диаграмме имеется по одной сильной вершине (черные кружки), которые образованы непрерывной барионной линией и ответвляющейся от нее я-мезонной линией. Каждая из них описывает быстрый процесс (тяд«10-23 с) и поэтому не влияет на вероятность медленного процесса распада Л-гиперона.
Кроме сильных в диаграммах имеется по одной слабой вершине сл четырехфермионного типа, в которых странность
* Конечно, при достаточно высокой энергии гипероны могут быть образованы и К -мезонами, например по схеме К* +/>->Е+ +К* +К°. Но ')то трехчастичный процесс.
(116.21)
(116.22)
А-*р + п ; А-уп + п0.
(116.23)
282
Гшва XX. Странные частицы
изменяется на единицу (А5=1). Эти вершины характеризуются константой слабого взаимодействия, которая и определяет медленный (около Ю-10 с) процесс распада Л-гиперона.
Несколько сложнее выглядят диаграммы распада Е1-гиперонов по схемам
1 + ->/>+тс°; 5Г-и + 7г. (116.24)
Они получаются из рис. 442, а и б после «обрамления» их барионных линий виртуальными тс±-мезонами. В качестве
§ 116. Систематика К-мезонов и гиперонов
283
примера на рис. 442, в показана диаграмма распада Е+-гиперона по схеме ?+ р + п°. В этой диаграмме—три сильные вершины с А5=0, каждая из которых описывает быстрый (Тяд%10_23с) процесс, не влияющий на вероятность распада Е -гиперона. Медленный процесс распада определяется единственной слабой вершиной сл с AS=1. Одинаковый характер слабых вершин у диаграмм на рис. 442, айв объясняет одинаковое время распада Л- и Е+-гиперонов.
Аналогично строятся диаграммы для распада Е-гиперонов по схемам
