Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Наконец, как было указано в § 121, в природе существует и предсказываемый SU (З)-симметрией унитарный декуплет (см. рис. 460), состоящий из десяти барионных адронов, находящихся в состоянии 3/2+, а именно: из изотопического синглета со странностью S= — 3(?)2"гипеРонХ изотопического дублета со странностью S=— 2(а°529), изотопического триплета со странностью S= — 1 (2)о1383) и изотопического квартета с нулевой странностью (&12%2, Ai232> Д1232 и ДГгзг)- В этом
318 Глава XXI. Унитарная симметрия сильных взаимодействий
случае, так же как и для октетов, расщепление масс для соседних изотопических мультиплетов не превосходит 15%, причем особенно замечательно то, что это расщепление эквидистантно.
Важнейшим достоинством всякой новой теории является возможность правильных предсказаний. В этом смысле очень показательна история возникновения и развития 5?/^-симметрии.
Впервые шестиугольная диаграмма для барионов была получена в начале 1961 г. Гелл-Маном и Нейманом. В это время было известно семь псевдоскалярных мезонов. Через полгода были открыты восемь векторных мезонов. А еще через полгода был открыт недостающий восьмой псевдоскалярный т|-мезон.
Триумфом SU (З)-симметрии была расшифровка треугольной диаграммы для барионных адронов в состоянии 3/2+. Осенью 1962 г. было известно девять адронов этого типа, которые на плоскости Г?, S образовывали правильный треугольник без нижней вершины. В случае справедливости SJ7^-симметрии должен существовать десятый адрон—?1~ -гиперон, свойства которого могут быть предсказаны.
Такие свойства Q--гиперона, как барионный и электрический заряды, спин, четность, изотопический спин и странность, вытекают из его принадлежности к декуплету и конкретного места в нем (третья вершина треугольника). Значение массы следует из эквидистантности изотопических мультиплетов в де-куплете. Время жизни следует из того, что П~-гиперону с S=— 3 и массой 1676 МэВ не на что распадаться сильным образом, так как М3 + тк>Мп. Схема распада следует из законов сохранения.
Эти свойства столь разнообразны и полны (1 = 3/2, Р= + \,
z= — l, Т = 0, S=— 3, Mss 1676 МэВ, т« 10 10 с, схема распада
поиски Q"-гиперона, тем более что пучки частиц с энергией, необходимой для образования П_-гиперона имелись в это время на двух самых больших ускорителях (в ЦЕРНе и Брук-хейвене).
В начале 1964 г. fi"-гиперон был открыт в Брукхейвене с помощью двухметровой водородной пузырьковой камеры, облученной АГ_-мезонами с импульсом 5 ГэВ/с.
что можно было организовать сознательные
,f 122. SU (it-симметрия
319
Схема образования и распада С1~-гиперона—на рис.461. Q~-гиперон рождается в реакции
К-+р^П- + К++К° (122.1) и распадается по схеме
г у->е++е~,
,-тс
Q
.-тс
-¦=¦0
+ е~
Рис. 461
Y-
'-Л0 -> /7 +тс*. (122.2)
В другом зарегистрированном случае был зафиксирован распад Q"-гиперона на Л-гиперон и К~-мезон.
Правильность написанных реакций рождения и распада была подтверждена совпадением масс Е0-, Л -, А"0- и тс°-частиц, вычисленных из схемы события, с их табличными значениями.
Из реакций (122.1) и (122.2) видно, что свойства П"-гиперона полностью соответствуют предсказаниям SU (З)-симметрии; значение массы Q"-гиперона, найденное из кинематического анализа схемы его рождения и распада, оказалось равным Wncn = (1675 + 3) МэВ, что также с точностью до погрешности измерения согласуется с предсказанным значением т™Рй х 1676 МэВ. Наконец, оценка времени жизни ?)"-гиперона, сделанная по величине его пробега до распада, дала тп ж «0,7 • 10"10 с. Таким образом, гипотеза об унитарной симметрии сильных взаимодействий получила очень существенное экспериментальное подтверждение *.
В настоящее время уже зарегистрировано очень много случаев рождения и распада Q~-гиперона, а также обнаружен Й+-гиперон (см. § 116, п. 5). Среднее значение массы П"-гиперона
Мп «(1672,4 + 0,3) МэВ,
среднее время его жизни (0,82 + 0,03) ¦ 10*10 с.
Существует группа других предсказаний, которые вытекают из октетной симметрии. Согласно одному из них должна существовать следующая связь между массами частиц, составляющих барионный октет:
m„ + mso = (mj;o + 3mA)/2. (122.3)
* В 1969 г. Гелл-Ману была присуждена Нобелевская премия по физике за классификацию элементарных частиц.
320 Глава XXI. Унитарная симметрия сильных взаимодействий
Это соотношение подтверждается экспериментально с точностью лучшей, чем 99%.
Для электромагнитных расщеплений масс барионов по SU (З)-теории получается соотношение
m„ — mp + ms- ~тя» + тх^ — т1- = 0. (122.4)
Оно также выполняется в пределах погрешности, с которой известны экспериментальные значения масс.
Однако некоторые предсказания SU (З)-симметрии выполняются значительно хуже. Например, SU (З)-симметрия предсказывала следующие соотношения между магнитными моментами барионов:
HP = ^iS Их =ца =-(цР + Ця); n„ = u2° = 2nA=-2uj;o.(122.5)
В настоящее время магнитные моменты барионов известны, и они не согласуются с этими предсказаниями.
