Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Анализ по углу был выполнен следующим образом. Для всех экспериментальных событий с cos 0> 0,998 и эффективной
* Методом Монте-Карло, или методом статистических (случайных) испытаний, называется такой расчет эксперимента, при котором подробно прослеживается индивидуальная судьба каждой частицы. Выбор из равновероятных значений того или иного параметра частицы (направления и величины ге скорости, пройденного пути до распада или взаимодействия и т. п.), а также выбор самих частиц, т. е. в рассматриваемом случае конкретного канала из числа перечисленных (118.24), производится по закону случая (с помощью «рулетки» или заменяющей се таблицы случайных чисел и т. п.). Отсюда и название метода.
306
Глава XX. Странные частицы
n
Рис. 454 Рис. 455
массой М*, заключенной в интервале 490<М*<510 МэВ, было построено распределение по cos0 (рис.455) и произведено сравнение полученной гистограммы с расчетом аналогичного распределения методом Монте-Карло (штриховая гистограмма на том же рисунке). Из сравнения видно, что в области совсем малых углов (cos 0~ 0,9999) имеется выброс экспериментальной кривой над теоретической.
Этот избыток случаев М* = Мго и cos0=1 можно отнести
к реальным случаям распада по схеме К^-ж* +п~.
Для того чтобы окончательно убедиться в справедливости этого заключения, авторы провели дополнительный анализ событий, относящихся к узкой области рис. 455 в районе его правого конца (но при несколько расширенном диапазоне эффективных масс). На рис. 456 показаны результаты этого анализа. Из рисунка видно, что экспериментальная гистограмма имеет четкий максимум при cos0=1 и М*х5(Ю МэВ, который более чем в 5 раз превышает уровень расчетной кривой для ложных событий.
Подсчет М* по событиям, относящимся к максимуму, дал значение
М' = 2/я.+ 7''+^Г"~=(499±0,8) МэВ. (118.30)
Это значение прекрасно совпадает со значением массы АГ-мезонов, образованных регенерацией в вольфраме:
Мк„ = (498,1 ±0,4) МэВ. (118.31)
Всего над фоном имеется 45 событий. Появление 10 из них можно отнести за счет регенерации А"?-мезонов в гелии, которым заполнена камера распада. Остается 35 + 10 событий.
§ 118. Свойства нейтральных К-мезонов
307
Сравнение этого числа с общим количеством распадов АГг-мезона по разрешенным каналам дает для отношения вероятностей распада
*^*2-1(Г». (118.32)
Таким образом, дол-гоживущий нейтральный АГ-мезон (К°) является не чистым состоянием
с СР = -1 (не К%), а имеет небольшую примесь состояния с (А"?):
К1 = К°2 + гК\.
Соответственно коживущий нейтральный АГ-мезон (A's) может быть представлен в виде
К1 = К\ + гК°2. (118.34)
Легко видеть, что выражения (118.33) и (118.34)
v-Q _ 1
l —?--
n/2
СР= + \
(118.33) корот-
W<M*<W МЭВ
Ч9Ч<М*<50Ч-
50Ч-<М*<51Ч
10
25 20 15 10 5
0
10
0,9996 0J997 0,9998 0,9999 1,0000 им 8
Рис. 456
можно переписать в другой форме: {(1 -1-е) АГ° + (1 — г) К0} (118.35)
К°, = ±{{\+г)К°-(\-е)К0}. J2
(118.36)
За годы, прошедшие с момента опубликования результатов опыта Фитча, Кронина, Торндайка и Христиансена, было выполнено много экспериментальных работ по проверке найденного ими эффекта. Например, для того чтобы полностью исключить эффект от возможной регенерации As-мезонов в гелии, был сделан опыт в вакууме.
Были также сделаны опыты на разных расстояниях от мишени и опыт по наблюдению интерференции между К°-*2п и A"s->2n, где АГ°-мезоны получались в процесс регенерации.
308
Глава XX. Странные частицы
Все эти опыты подтвердили результат первого эксперимента. В распаде нейтральных АГ-мезонов действительно «слегка» нарушается закон сохранения комбинированной четности. Масштаб нарушения — около 0,1%.
В настоящее время физики, занимающиеся этим вопросом, ищут взаимодействие, ответственное за нарушение закона сохранения СР-четности. Сложность проблемы связана с тем, что ввиду малости эффекта его можно отнести не только к слабому, но и к сильному и электромагнитному взаимодействиям, в которых нейтральные АГ-мезоны участвуют через виртуальные процессы. Возможно также, что за нарушение CP-четности ответственность несет четвертое, до сих пор считавшееся не существующим сверхслабое взаимодействие. Каждое из этих предположений должно проверяться серией весьма трудных для постановки и выполнения опытов, в которых ищут эффекты, обусловленные нарушением СР-четности за счет данного конкретного вида взаимодействия (дипольные электрические моменты у нейтрона и электрона, зарядовая асимметрия продуктов распада частиц и резонансов, отклонение от принципа детального равновесия для некоторых реакций и др.). Окончательных результатов сейчас пока еще нет.
За открытие несохранения комбинированной четности Фитчу и Кронину была присуждена Нобелевская премия по физике за 1980 г.
§ 119. Краткое заключение к гл. XX
Глава XX посвящена описанию свойств АГ-мезонов и гиперонов. Известно четыре вида АГ-мезонов (каонов): АГ+- и АГ~-мезоны, имеющие массу тк1к9Ь6те и являющиеся частицей и античастицей по отношению друг к другу, и К°-и А/'-мезоны с массами тцо = тко&975те. Так же как и л-мезоны, АГ-мезоны имеют нулевой спин.