Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
На примере рассмотрения распада АГ-мезонов было впервые доказано нарушение Р-четности в слабых взаимодействиях.
АГ-мезоны с большим сечением рождаются в сильных взаимодействиях, т. е. имеют свойства ядерно-активных частиц. Поэтому на них был распространен принцип изотопической инвариантности. Все АГ-мезоны имеют изоспин Тк = 1/2 и образуют два изотопических дублета: АГ+ и АГ° с ГГ** = +1/2 и Tf =-1/2 к К' я К0 с 7?" = -1/2 и Т^"= + 1/2.
Одновременно со свойствами ядерной активности АГ-мезоны странным образом проявляют также и свойства ядерной пассивности. Они распадаются на ядерно-активные частицы за время, характерное не для сильного, а для слабого взаимодействия (Ю-10— Ю-8 с). В связи с этими и другими особенностями в свойствах АГ-мезоны были названы странными частицами.
§ 119. Краткое заключение к гл. XX
309
Одновременно с А>мезонами была обнаружена другая большая группа частиц с аналогичными странными свойствами — гипероны. На них, как и на ЛТ-мезоны, был распространен принцип изотопической инвариантности, в соответствии с которым гипероны группируются в зарядовые мультиплеты. Гипероны относятся к классу барионов, т. е. их барионный заряд В= +1; все они имеют массу больше массы нуклона.
К настоящему моменту известно семь гиперонов: изотопический синглет (Т = 0)—Л-гиперон с массой тЛ«2183те; изотопический триплет Х-гиперонов с Т = 1 и средней массой rhz^2335me (mz + я5 2328/и,,, meo«2334me, mz- s;2343»ie); изотопический дублет Е-гиперонов с Т=1/2. и средней массой /йа»2580/ие (/ин^«2586/ие, /ин1>«2573»0; второй изотопический синглет (Т=0)—Й"-гипе-рон с массой та-»3213те.
Гипероны и ЛТ-мезоны могут быть систематизированы на основе принципа изотопической инвариантности, если ввести в рассмотрение новое квантовое число—странность S, связывающее между собой г, Г? и В для странных частиц B+S
соотношением г= Т^+~-^—. Если гиперонам и ЛТ-мезонам приписать странность S-,
равную соответственно Sк + = Sкп = + 1, SK =Sgo = SAo = S ±= — 1, S _ = — 2, Sa - = — 3, то согласно этому соотношению странные частицы подобно обычным нестранным сильновзаимодействующим частицам разобьются на "изотопические мультиплеты. При этом нуклонам и п-мезонам следует приписать странность 5=0. В сильных и электромагнитных процессах странность 5 сохраняется. Процессы, протекающие с изменением странности на + 1, относятся к слабым и характеризуются периодами полураспада 10 10 —10~8 с. Закон сохранения странности позволяет понять все основные особенности поведения странных частиц.
При рассмотрении схем распада нейтральных А>мезонов возникли трудности с законом сохранения комбинированной CP-четности, которые удалось преодолеть, введя новые нейтральные каоны, являющиеся суперпозицией К°-и А^-мезонов:
*1--7=~~> л2—-р—¦
Ф л/2
В отличие от К0- и А^-мезонов К°- и АГг-мезоны не имеют определенной странности, но зато их можно охарактеризовать определенной СР-четностью. CP-четность К°- и А^-мезонов соответственно равна +1 и —1, в связи с чем для А°-мезона разрешена схема распада К°-+2п, а для А?°-мезона—схема АГ2-Зл.
В 1964 г. было доказано небольшое (около 0,1%) нарушение СР-четности в АГ°-распаде, в связи с чем была введена еще одна пара нейтральных каонов:
K0s = K4 + zK01 = ^-{(\+e)K°-(\-e)Ks}; V2
310
Глава XXI. Унитарная симметрия сильных взаимодействий
К%-Мезок имеет время жизни т^окО^ • Ю-10 с, a K°L-мезон—хкок:5-10"8 с. Специфические свойства нейтральных каонов были подтверждены экспериментально наблюдением процессов (Л?—А°)-осцилляций и регенерации К0- и Kj-мезонов.
Кроме метастабильных странных частиц с временем жизни т= 10"10-=-10" 8 с имеется большая группа странных резонансов, т. е. нестабильных странных частиц, распадающихся по каналам сильного взаимодействия (эф ядерное время т«10~23с) с сохранением странности.
Глава XXI
УНИТАРНАЯ СИММЕТРИЯ СИЛЬНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ
§ 120. Взаимосвязанность и взаимопревращаемость элементарных частиц
С учетом резонансов элементарных частиц известно так много*, что элементарность большей части из них, а может быть даже и всех, уже давно (еще до обнаружения очарованных и прелестных частиц, см. § 125 и 126) начала вызывать сомнение. Во всяком случае видна тесная связь между отдельными частицами, которая проявляется как во взаимных превращениях, переходах частиц в процессе их взаимодействия и распада, так и в наличии у них многих общих свойств.
Все обычные частицы (не резонансы) имеют единичный или нулевой заряд, спины всех обычных частиц (за исключением гравитона, промежуточных бозонов, у-кванта, а также Q-гиперона, спин которого еще не измерен, но, по-видимому, равен 3/2) равны либо нулю, либо 1/2; ряд общих свойств обнаруживают все странные частицы, все лептоны. Некоторыми общими свойствами обладают все барионы, все мезоны.
Существует ряд общих принципов, сближающих свойства отдельных частиц и резонансов. Это, например, принцип зарядового сопряжения, согласно которому каждой частице и резонансу соответствует античастица; принцип изотопической инвариантности, накладывающий очень заметный отпечаток
