Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Д,л = (3,521 ±0,014)-10 6 эВ. В отдельном эксперименте было показано, что /и(*2)>/и(А:?).
(118.22)
(118.23)
* Напомним, что нарушение закона сохранения пространственной четности в слабых взаимодействиях является 100%-ным.
§ 118. Свойства нейтральных К-мезонов
303
справедливыми. Тем не менее закон сохранения комбинированной четности перешел из категории точных в разряд приближенных законов сохранения.
Сущность нарушения заключается в обнаружении наряду с разрешенными каналами распада АГг-мезона
р u.+vM + n,
—*e + ve + n,
К°2 + , - , о (118.24)
Цтсо + Ло + По
еще одного канала распада, запрещенного законом сохранения СР-четности,
К°2^п++к~. (118.25)
Опыт, в котором был зарегистрирован процесс К2-*к + +к~, поставили Фитч, Кронин, Торндайк и Христиансен в Брук-хейвенской лаборатории США. Схема установки изображена на рис. 452. Здесь р — пучок протонов Брукхейвенского ускорителя с энергией Тр = 30 ГэВ; Be — бериллиевая мишень; К— коллиматор, выделяющий направление пучка нейтральных АГ-мезонов; КР— камера, в которой происходят распады К-мезонов, попадающих в зону действия детекторов. Детекторами Продуктов распада являются два телескопа, каждый из которых состоит из двух искровых камер ИК, магнита М, сцинтил-ляционного счетчика СС и черенковского счетчика ЧС. Такой детектор позволяет определять импульс заряженного продукта распада нейтрального АГ-мезона как по направлению, так и по величине.
Камера распада КР заполнена гелием. Она находится на расстоянии 20 м от мишени ускорителя, что составляет примерно 600 пробегов ATi-мезона. На .таком большом расстоянии
Рис. 452
304
Глава XX. Странные частицы
V4
Рис. 453
все короткоживущие А"°-мезоны должны выбыть из пучка за счет распада, так что в камере могут распадаться только долгоживущие АГг-мезоны. Коллиматор определяет направление их импульса рко (модуль импульса, разумеется, не известен).
Идея* выделения редкого процесса (118.25) на фоне главных процессов (118.24) заключается в установлении для заряженных продуктов распада АГг-мезона (на рис. 452 они помечены цифрами / и 2) выполнения двух условий:
1) строгого совпадения направления суммарного импульса обеих заряженных частиц р = рх + р2 с направлением импульса АГг-мезона рко (угол 6 на рис. 453 должен быть равен нулю):
9 = 0, cos9=l; (118.26)
2) точного равенства между эффективной массой М* обоих регистрируемых продуктов распада / и 2 (в предположении, что они имеют массы т1=т2 = тк) и массой АГг-мезона:
М' = 2тп + (Т\ + Г2 )/с2 = Мко. (118.27)
Здесь Т\ и Т2 —кинетические энергии частиц / и 2 в системе покоя К2, вычисленные из измеренных значений их импульсов рх и р2 в предположении, что массы частиц / и 2 совпадают с массами гс-мезонов.
Очевидно, что оба эти условия могут одновременно выполняться только в случае двухчастичного распада А^-мезона по схеме К2-*п + +п~, в которой частицы / и 2 действительно являются л±-мезонами. В этом случае
9 = 0, cos9=l;
M' = m t+m +{Т\+Г )/с2 = Л/„.
Подчеркнем, что одновременность выполнения обоих уело-, вий очень важна, так как одно из этих условий должно выполняться для многих случаев трехчастичных распадов, происходящих по схемам (118.24).
* Слово «идея» здесь употребляется несколько условно, поскольку экспериментальная установка была изготовлена для наблюдения явления регенерации нейтральных К-мезонов.
(118.28)
§ 118. Свойства нейтральных К-мезонов
305
Авторы эксперимента рассчитали методом Монте-Карло* распределение числа трехчастичных событий (118.24) по эффективной массе М* двух заряженных частиц / и 2, вычисленной по формуле (118.27). Расчет М* был сделан в предположении, что импульсы частиц / и 2 соответствуют возможным значениям импульсов ц.+ и тс~ (е+ и тс" или тс + и тс~) частиц, возникающих в трехчастичных схемах распада (118.24), но для масс этих частиц во всех случаях было принято значение тх=тг = тп.
Оказалось, что разные каналы трехчастичной схемы распада (118.20) имеют следующие границы для возможных значений М*\
К°2-ц1+ +уе + тГ, 280<М*<536 МэВ; ] K°2->e++ve + n-, 280<М*<516 МэВ; У (118.29) А"5->тс++тс° + тс-, 280<М*<363 МэВ. J
Таким образом, пара заряженных частиц из первого и второго каналов (ц.+, тс~ и е , тс~ соответственно) действительно может иметь эффективную массу
М' = М„0х 500 МэВ.
Относительное количество таких ложных случаев (К°-*2п) распада можно оценить по кривой распределения числа событий N в функции от эффективной массы М*, которая изображена на рис. 454. На этом рисунке плавной кривой показаны результаты расчета N(M*) методом Монте-Карло, а гистограммой — экспериментальные результаты.
Из рисунка видно, что в районе М*=_М„0« 500 МэВ имеется
довольно много событий, но они никак не выделяются по сравнению с остальными (кривая в этом месте имеет плавный характер). Это означает, что большая часть этих событий — ложные. Для выделения из них истинных случаев распада по гхеме (118.25) необходим дополнительный анальз по углу 9.
