Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
В соответствии с тем же законом сохранения взаимодействие АГ°-мезона с протоном сводится только к рассеянию или перезарядке:
К°+р-*К°+р, K°+p-+K++n, (118.3)
а при взаимодействии А^°-мезона с протоном возможны также процессы с образованием гиперонов:
К°+р-+А + п\ К°+р
Г*?° + тс + ; UZ + +tc°.
(LJ8.4)
378.
Bertini К., Bing О., Birien P. e.a.//Phys. Lett. 1980. Vol. 90B, N 4, P. 375-
§ 118, Свойства нейтральных К-мезонов
295
Итак, с одной стороны, в природе должны существовать два различных нейтральных К-мезона: К° и К0. С другой стороны, экспериментально был обнаружен только один тяжелый нейтральный мезон— 9°, распадающийся по схеме
9°-+я + + я" (118.5)
с энергией распада Q «220 МэВ.
Возникает вопрос, какой из двух нейтральных частиц схемы Гелл-Мана и Нишиджимы—К0 или К0— „
г*ис АЛ j
соответствует 9-мезон и почему не
обнаружена вторая частица? Казалось, что ответ на первый вопрос был получен, когда 9°-мезон обнаружили в процессе его образования при взаимодействии я" -мезона с протоном.
Схема зарегистрированного события изображена на рис. 447. Здесь я~—след падающего я "-мезона; О — точка взаимодействия; Л и 9° — пути (невидимые) образовавшихся частиц; Vy и У2 — вилки их распада. Анализ события показал, что одна из вилок состоит из следов протона и я "-мезона и имеет энерговыделение 2 = 37 МэВ. Это Л-гиперон. Вторая вилка образована следами я+- и я "-мезонов и имеет энерговыделение 2*220 МэВ, т. е. совпадает с параметрами 9°-частиць^. Таким образом, зарегистрированное событие может быть описано реакцией
я-+р->Л + 9°, (118.6)
из которой следует, что 9° имеет странность S9°=+\. В связи с этим казалось естественным считать, что 9°-мезон должен быть идентифицирован в систематике Гелл-Мана и Нишиджимы как К0-частица и что остается только обнаружить К°-мезон со странностью S= — 1. Однако такое заключение приводит к целому ряду трудностей.
Первая трудность возникла при детальном изучении большого числа событий парного рождения Л-гиперона с нейтральным мезоном. В процессе изучения было обнаружено, что вилка 9°-распада наблюдается только в 50% случаев. И это несмотря на то, что время жизни 9°-частицы в 2,5 раза меньше времени жизни Л°-гиперона. Дело "обстоит так, как если бы образующиеся 9°-частицы в половине случаев распадались быстро, и тогда вилку их распада видно, а в половине случаев — медленно, и тогда вилка распада оказывается за пределами области наблюдения.
296
Глава XX. Странные частицы
Получается так, что для объяснения опыта 8°-частице надо приписать два сильно различающихся периода полураспада, что противоречит равной вероятности (50%+ 50%) обоих каналов распада. Кроме того, если K° = Q°, то что такое А^0?
Чтобы попытаться понять этот странный результат, проанализируем распад К°->п + + п~ с помощью законов сохранения.
Распад АГ-мезонов —слабый процесс. Как было показано в § 18, в слабых взаимодействиях нарушаются закон сохранения четности (Р#1) . и инвариантность относительно зарядового сопряжения (С#1), но существует инвариантность относительно комбинированной CP-инверсии (зарядовое сопряжение плюс зеркальное отражение, СР=1). CP-инвариантность слабого взаимодействия была доказана (с точностью 99%) в опытах по изучению распада медленных поляризованных нейтронов. Наличие CP-инвариантности позволяет ввести для истинно нейтральных частиц (или систем частиц) понятие CP-четности. В пределах точности, с которой доказана CP-инвариантность, можно считать, что в слабых взаимодействиях выполняется закон сохранения комбинированной CP-четности (разумеется, CP-четность сохраняется в сильных и электромагнитных взаимодействиях, поскольку в них сохраняется С- и Р-четность в отдельности).
Вернемся теперь к анализу распада
К°-+п + + п~. (118.7)
Произведя CP-операцию над \J/(AT°), получим*
CP^{K°)=-y\i{K0)^±y\i(K0), (118.8)
так как К0 и А*0—разные частицы (у них разная странность). Другими словами, vWa?0) не имеет определенной СР-четности. Произведем теперь CP-операцию над волновой функцией двух тс-мезонов у|/(я + + я~). Операция Р эквивалентна обмену я-мезонов местами, а при таком обмене волновая функция приобретает множитель (—1)' (см. § 6). Операция С переводит я+ в я-, а я~ в я+, т.е. опять-таки она эквивалентна обмену я-мезонов местами. Таким образом,
СРф(я + +я-) = (-1)2Ч(я + +я-) = 1|/(я + -я-), (118.9)
т. е. комбинированная четность системы (я + + я ~ )-мезонов равна
СР(я + +я~)= + 1. (118.10)
Итак, правая часть процесса (118.7) характеризуется СР-
* Знак минус перед \|/(ЛГ°) появляется в результате Аоперации над псевдоскалярной волновой функцией АТ°-мезона (внутренняя четность всех Х-мезонов отрицательна, см. § 117).
§ 118. Свойства нейтральных К-мезонов
297
четностью СР= + \, а левая не имеет определенного значения CP-четности. Следовательно, процесс ЛГ°-»я + +я- противоречит закону сохранения комбинированной четности. Такого распада не должно быть. В результате мы приходим к удивительному выводу: в процессе (118.1)
