Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
П-+Р-+А + К0
действительно рождается К°-мезон со странностью 5=1, но наблюдаемая при этом V-вилка из следов я+- и я "-мезонов не может относиться к его распаду. Спрашивается, что же распадается на тс+- и я "-мезоны и куда девается родившийся К0-мезон? Как видите, здесь появляется даже не одна, а две трудности.
Нагромождение трудностей, как это часто бывает в физике, способствовало разрешению задачи. Объяснение удивительных свойств нейтрального АГ-мезона было дано Гелл-Маном, Пай-сом и Пиччиони, которые предположили, что К0- и К°-мезоны являются «смесью» двух других нейтральных частиц, КЧ и К2, имеющих разное время жизни, различные схемы распада и слегка отличные массы.
Построим согласно Пайсу и Пиччиони из v|/Ko и 1|/?о две вспомогательные волновые функции (символ \|/ опускаем)
K<>=!LzfL и Ko=L+JL. (П8.11)
Ф V2
Легко видеть, что согласно (118.8) первая из них имеет СР= +1, а вторая СР= — \, но ни та, ни другая не имеет определенной странности. Соответственно из функций (118.11) можно построить волновые функции К0- и К°-мезонов, которые имеют странность 5= + 1 и 5= — 1, но не имеют определенной СР-четности:
f о | цгО fо цгО
К0=±1+±1^ ?0=*2^1 (П812)
ф ф
Таким образом, каждая из частиц нейтрального (К° — К0)-дублета несет в себе свойства обеих нейтральных частиц Kl и К2 и, наоборот, ^каждая из этих частиц отражает свойства как К0, так и К0.
Описанная схема * снимает все отмеченные выше трудности.
В некоторых книгах принято другое определение К0, К0, К° и К°'-
кЧ+кг кЧ-к\ к°+к°
к —-——, л----——, л 1--——, л2=-——.
>/2 ф. Ф ф
Легко убедиться в том, что оба определения приводят к одному и тому же результату. Заметим также, что мы несколько отступаем от первоначальной
298
Глава XX. Странные частицы
Рис. 448
Поскольку СРк«= + \, то А? 1-мезон (в отличие от АГ°-мезона) может распадаться по схеме
К°^п + + п- (118.13)
без нарушения закона сохранения СР-четноети. Как показали измерения, его время жизни равно Хк«х0,9-10~10 с. Аналогично можно показать, что К% может распадаться на три я-мезона, которые, так же как и он, имеют СР= — 1 *. Время жизни А?2-мезона должно быть больше времени жизни А^-мезона (из-за меньшего фазового объема для продуктов распада). Так как АГ°-мезон «на 50% состоит из» короткоживущего К.\, а на 50% — из долгоживущего К\, то естественно, что при рассмотрении процесса п" +р-*Л° + К° распад на два я-мезона наблюдается только в половине случаев. Вторая половина случаев соответствует распаду К "-частицы, который протекает по другой схеме и характеризуется большим временем жизни.
Впоследствии с помощью камеры Вильсона, расположенной далеко от места рождения АГ°-мезона, было показано, что время жизни А?2-мезона равно 5,2- Ю-8 с и он имеет несколько трехчастичных схем распада, сходных с аналогичными схемами распада К+-мезонов (рис. 448).
Заметим, что проведенные рассуждения о распадах АГ?-и А?2-мезонов справедливы с точностью до справедливости закона сохранения CP-четности (см. § 118, п. 4).
не вполне точной схемы рассуждений Гелл-Мана и Пайса, в которой они опирались на инвариантность относительно зарядового сопряжения (закон сохранения комбинированной четности в то время еще не был известен).
Точнее говоря, К\ кроме распада на 2п может также распадаться на ж*п~п° с /= L= 1, 3, 5 (где L- -относительный момент (я+я~)-пары, а /—орбитальный момент я°-мезона относительно центра инерции этой пары]. Для К° возможны распады на п^п'п" с ?=/=0, 2, 4... и на три я°-мезона. Центробежный барьер делает распады с l=L^0 маловероятными.
§ 118. Свойства нейтральных К-мезонов
299
2. РЕГЕНЕРАЦИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ К-МЕЗОНОВ
Своеобразные свойства К"- и К°-мезонов позволили Пайсу и Пиччиони теоретически предсказать чрезвычайно интересное явление, касающееся взаимодействия К-мезонов с ядрами.
Представим себе вакуумированную камеру с тонкой перегородкой П, которую можно устанавливать на различных расстояниях {П^ и Пг) от передней стенки камер (рис. 449). При облучении камеры я "-мезонами в ее стенке будут возникать К°-мезоны:
я"+/>->Л + К"
и не будут возникать ^-мезоны, если энергия я "-мезонов меньше порога реакции:
п-+р^п + К°+К°.
Возникшие К°-мезоны будут двигаться в вакууме как смесь частиц К? и К°, которые распадаются с периодами Xj и х2. Очевидно, что состав этой смеси в начальный момент t <^ х t < х 2 остается неизменным, так что она будет вести себя как АГ"-мезон. Другими словами, если на пути пучка в непосредственной близости от передней стенки камеры поставить тонкую перегородку Пи то на ней будут происходить процессы, типичные только для К°-мезонов (упругое рассеяние и рассеяние с перезарядкой).
Предположим теперь, что перегородка отодвинута от места образования К°-мезонов настолько далеко (П2), что вся К1-компонента смеси по пути к ней успевает распасться и к перегородке подходит только долгоживущая К "-компонента пучка. Но согласно предыдущему пучок К "-частиц является 50%-ной смесью К0- и К"-мезонов, т. е. в составе пучка появятся Кч°-мезоны, которые не могли возникнуть в первичном процессе. К°- и К"-мезоны будут взаимодействовать с перегородкой. При этом К°-мезоны будут рассеиваться, а К0-мезоны—поглощаться с образованием гиперонов, например в реакции
