Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Из таблицы видно, что два кварка (qp и #„) имеют странность S=0, т. е. являются своеобразными аналогами нуклонов, а третий (qA) имеет странность 5= —1, являясь, таким образом, аналогом Л-гиперона. В литературе для кварков часто используются и другие обозначения: #р = и(ир),
Таблица 44
Твп кварка
Яр, "
Яг, d
Ял, *
Тяп кварка
я.,<1
Ял, s
s В
z S
1/2 1/3 + 2/3 0
1/2
1/3 -1/3 0
1/2 1/3 -1/3 -1
Y=B+S Т
+ 1/3 1/2 + 1/2
+ 1/3 1/2 -1/2
-2/3 0 0
* От английского слова flavour.
§ 124. Трехкварковая модель
323
Таблица 45
Частица
п, Д°
р, ' +
Л
z В S
Y=B+S
0
1
0
1
1 1
0
1
0 1
-1 0
-1 1
-1
0
1
1
-1
0
Композиция из кварков
udd
ЯрЯрЯ* uud
ЯРЯ«Я\ uds
ЯпЯпЯл dds
ЯрЯрЯл
UUS
Продолжеь,
ше табл. 45
Частица
Д* +
д-
гг
z В S
Y=B+S
-1 1
-2 -1
0
1
-2 -1
2 1
0 1
-1 1 0
1
-1 1
-3 -2
Композиция из кварков
<7„<7л<7л
dss
<7р?л<7л
USS
ЯрЯрЯр иии
ЯчЯпЯп
ddd
ЯлЯлЯл
SSS
q„ = 6?(down), qA = s (strange). Мы также будем ими пользоваться. Кварки с перечисленными параметрами удовлетворяют формуле
z=T, + (B+S)/2 = T,+ Y/2, (124.3)
аналогичной формуле (116.10). Обобщение формулы (124.3) см. в § 125.
Легко видеть, что при таких значениях В, z и Y (или 5) из кварков можно сконструировать любой адрон, причем любой барионный адрон получается из трех кварков (без привлечения антикварков), благодаря чему возникает правильный набор унитарных мультиплетов. В табл. 45 схематически показаны принципы построения барионных адронов из кварков.
Из табл. 45 видно, что некоторые адроны. (например, р и А+) имеют одинаковый «кварковый состав». В этом случае соответствующие комбинации отличаются характером композиции, который определяется квантовыми числами адронов (р и А+ отличаются значениями спина и изоспина).
Аналогично строят из кварков и мезонные адроны. Например, очевидно, что л+-мезон может быть составлен из qp и q„, взятых с 1 = 0 и противоположно направленными спинами, К+ -мезон — из qp и qA и т. д. (табл. 46).
324
Глава XXII, Кварки и глюоны. Квантовая хромодинамика
Таблица 46
кварки
антикварки
4» d
Яр, « ?«, а
?л, s
к-к°
qAq~\, SS
Что касается гс°-мезона и т|549- и г^д-резонансов, то они получаются как линейно независимые ортогональные комбинации из нейтральных состояний ий, del и ss. Первая
изотопический синглет и имеет такую же амплитуду, как тс-и iv-мезоны, т. е. соответствующая ей частица должна принадлежать к тому же унитарному мультиплету и, в частности, должна иметь массу, близкую к массе тс- и А"-мезонов. Эта комбинация идентифицируется как Г1549-резонанс. Наконец,
носительно и, d и s, является представителем другого унитарного мультиплета, а именно унитарного синглета. Этим унитарным синглетом является г|'58-резонанс.
Точно так же строится нонет векторных мезонов (ро,
А""92, К%92, Кв92> <°, ф) с той только разницей, что те же кварки комбинируются с параллельными спинами.
Схема трех кварков очень изящна. Начнем с того, что она естественным образом решает проблему существования простейшего представления SU (З)-группы в мире элементарных частиц. Этим представлением является тройка кварков. Не менее естественно кварковая модель объясняет и природу самой унитарной SU (З)-симметрии. В ее основе лежит предположение об идентичности (вырождении) и-, d- и s-кварков, при замене которых друг другом энергия взаимодействия не изменяется. На самом деле из-за неравенства масс кварков (ms»muxmd) реализуется нарушенная SU ^-симметрия, причем масштаб ее нарушения определяется большой разностью масс ms—ти и ms — тй, т. е. он должен быть велик по сравнению с масштабом нарушения изотопической симметрии, который определяется малой разницей масс md—mu. Далее, трехкварковая схема обладает свойством полноты.
третья комбинация
полностью симметричная от-
§ 124. Трехкварковая модель
325
Рис. 466 Рис. 467
Вплоть до 1974 г., когда были открыты У/\(/-частицы (см. § 125, п. 2), трех кварков оказывалось достаточно, чтобы из них можно было построить любой адрон и вместе с тем из них нельзя было построить ни одну «лишнюю», не существующую (как тогда считали) в природе частицу.
На языке кварковой модели легко изображаются любые процессы. На рис. 462 — 466 приведены примеры сильного процесса (тс—Л^-рассеяния (рис.462) и тсЛ^гстс/У-реакции (рис. 463), электромагнитного процесса аннигиляции е+е~-.пары в адроны (рис. 464) и двух слабых процессов — Р-распада нейтронов (рис. 465) и (тс — ц)-распада (рис. 466).
Для этих и некоторых других процессов с помощью кварковой модели были получены количественные характеристики, которые хорошо подтверждаются экспериментально (см. ниже). Особенно убедительно выглядит интерпретация экспериментов по глубоконеупругому рассеянию электронов на протонах, которая привела первоначально к партонной модели нуклона (из значительной вероятности рассеяния на большие углы), а затем к представлению об идентичности партонов с кварками.
