Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Масса П+-гиперона была получена из кинематического расчета схемы его распада: Мц* = (1673,1 + 1) МэВ.
Это значение в пределах погрешностей эксперимента совпадает с массой 0~-гиперона Ма- = 1672,2 + 0,3 МэВ.
Зарядовая сопряженность схемы распада Q+-гиперона с одной из схем распада Q~-гиперона (Q~А + К~) и совпадение времен жизни и масс обеих частиц лишний раз подтверждают, что Q+-гиперон является античастицей по отношению к Q~-гиперону.
Таким образом, в настоящее время обнаружены античастицы для всех известных гиперонов.
§ 117. Взаимодействие странных частиц с ядрами, нуклонами и мезонами. Свойства гиперядер
Существует несколько способов изучения взаимодействия странных частиц с обычными сильновзаимодействующими частицами и ядрами.
Первый, наиболее прямой способ заключается в изучении взаимодействия пучков странных частиц с водородной или ядерной мишенью. Этот способ широко применяется для изучения взаимодействия АГ* -мезонов, пучки которых имеются на современных ускорителях. Результаты, получаемые этим способом, аналогичны результатам изучения (я — ЛО-рассеяния [зависимость сечений от энергии АГ-мезонов и изоспина взаимодействующих частиц, выделение максимумов и сопостав-
290
Глава XX. Странные частицы
б, м5
ление их с известными резо-нансами (нестабильными частицами)].
50
55
во -,
\
"\ . \ \
- \
На рис. 444 приведена зависимость полных сечений для К+р- и АГ~/?-рассеяний в интервале энергий 6—250 ГэВ. Сечения для К+- и К "-мезонов различны в области относительно невысоких энергий (из-за большего числа открытых каналов для Л7~/?-процесса) и сближаются в области высоких энергий, причем для АГ+/ьрассеяния при Тк+ > 20 ГэВ наблюдается подъем сечения с энергией. Это явление было впервые зарегистрировано на Серпуховском
\
15
i ¦ I ' I j_I i i
5 10205010*- Ю1
¦ i «7*
Рлав >
гз
в/с
Рис. 444
ускорителе, в связи с чем оно получило название серпуховского эффекта. Сближение сечений К+р- и АГ~/»-рассеяния с ростом энергии подтверждает теорему Померанчука о равенстве сечений рассеяния частиц и античастиц при очень высоких энергиях*.
Время жизни гиперонов на два порядка меньше времени жизни А7±-мезонов. Поэтому гиперонные пучки удалось создать только в 70-е годы, когда были построены ускорители на очень высокие энергии (около 400 ГэВ). При таких энергиях среднее пролетное расстояние гиперона составляет несколько метров (из-за достаточно большого у-фактора), что позволяет изучать взаимодействие гиперонов прямым методом. Кроме того, «прямое» изучение взаимодействия гиперонов можно проводить по тем редким событиям в водородной пузырьковой камере, в которых на одном и том же снимке видны процессы рождения, рассеяния и распада гиперона.
Второй способ заключается в изучении свойств таких резонансов (т. е. частиц, нестабильных относительно сильного взаимодействия), среди продуктов распада которых имеются странные частицы. Этот, способ имеет две разновидности: выделение резонансов из кривых сечения взаимодействия А7-мезонов и выделение резонансов в результате статистического анализа некоторых свойств элементарных актов взаимодействия с участием странных частиц. Второй способ одинаково пригоден как для гиперонов, так и для АГ-мезонов, причем он позволяет изучать взаимодействия странных частиц не только с нуклона-
* Сравните также ход сечения для рр и рр и для к р и п*р.
§ 117. Взаимодействие странных частиц с ядрами, нуклонами и мезонами 291
ми и между собой, но и с я-мезонами (которые могут «входить в состав» резонанса). Общие принципы выделения резонансов из экспериментального материала были рассмотрены в § 112, п. 5.
Третий способ изучения взаимодействия странных частиц с нуклонами и ядрами применим только к гиперонам. Этот способ заключается в исследовании свойств гиперядер, т. е. атомных ядер, в состав которых входят гипероны. Мы рассмотрим этот способ в настоящем параграфе.
Странные частицы, в том числе и Л-гипероны, участвуют в сильном взаимодействии. Если это взаимодействие при малых энергиях носит характер притяжения, то можно ожидать образования ядер, в состав которых входит Л-гиперон. Такие ядра называются гиперядрами или гиперфрагментами (нестабильными ядерными осколкаМи).
Первое гиперядро обнаружили в 1953 г. в фотоэмульсии польские ученые Даниш и Пневский. Схема наблюденного ими события изображена на рис. 445, а. Из точки А, в которой произошло взаимодействие быстрого протона р с ядром Ag или Вг (они входят в состав фотоэмульсий), наряду с обычными следами протонов и ос-частиц выходит толстый, сужающийся к концу след гиперядра, обозначенный на рисунке буквами Г—я. По параметрам этого следа удалось установить, что он принадлежит ядру бора (Z=5), которое из-за больших ионизационных потерь быстро тормозится и примерно через 10~12 с останавливается в точке В. После остановки ядро распадается на протон, а-частицу и я-мезон с суммарной кинетической энергией Q^40 МэВ.
Очевидно, что это явление нельзя интерпретировать как распад обычного ядра бора из сильно возбужденного (W>40 МэВ) состояния (такие распады должны происходить за ядерное время). Поэтому и было предположено, что зарегистрированное событие вызвано рождением и распадом ядра бора, в котором «место» одного нейтрона «занимает» Л-гиперон. Энергия распада Л-гиперона, связанного в ядре, передается продуктам распада гиперядра.
