Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
* Теория слабых взаимодействий без нейтральных токов неперенормиру-ема. Подробнее см. § 130.
358 Глава XXIII. Дополнительные вопросы физики слабых взаимодействий
Запрет на ненаблюдаемые в природе нейтральные токи был введен следующим образом. Запишем приведенную выше схему (129.7) на языке кварковой модели:
е ц rfcos8c+Jsinec
ve v,, и.
Тогда теоретически разрешенные заряженные токи получаются при движении по столбцам этой схемы [eve, uv,,, (rfcos 9c+j sin 6с)и], а нейтральные — по строкам [ее, цц, veve, v,,vM, ии, (dcos oc+s sin 6C) (rfcos Qc + s sin 6C)]. Последний ток и приводит к не осуществляющимся в природе составляющим нейтрального тока вида ds и sd (эквивалентным токам я^, и 1л).
Чтобы устранить эту трудность теории и развить ее дальше (см. § 130), было предложено симметризовать теорию относительно числа лептонов и кварков. С этой целью Глэшоу и др. в 1970 г. добавили в соотношение (129.8) нейтральную ортогональную комбинацию (s cos 6С — d sin 6С) и четвертый (заряженный) кварк с, имеющий такой же заряд, как и уже фигурирующий в несимметричной теории кварк и ( + 2/3):
е ц rfcos бг+s sin 0С s cos 9С — rfsin 6С
(129.9)
ve vM и с.
Из соотношения (129.9) видно, что теперь суммарный нейтральный ток d- и s-кварков равен
(dcos 9c+.s sin 9C) (dcos 9c+s sin 6C)+
+ (s cos 9c—d sin 6C) (s cos 6C — d sin 9C) = dd+ss,
т. е. не содержит ds- и ^-составляющих, не встречающихся в природе.
Что касается других нейтральных токов, то они впервые были обнаружены в 1973 г. в ЦЕРНе при помощи фреоновой пузырьковой камеры Гаргамель с магнитным полем 2 Тл, облученной пучком мюонных нейтрино и антинейтрино*. В камере диаметром 185 и длиной 480 см в результате просмотра 83000 фотографий, полученных в пучке нейтрино, и 207000 — в пучке антинейтрино, было наблюдено следующее количество событий, вызванных заряженными (СС) и нейтральными (NC) токами:
vM + 7V->n" + адроны 428 (СС);"
Vn + #-»V(1 + адроны 102 (NC); I
vm + /V->li + + адроны 148 (СС); ' U^-"V
v„ + 7v'-»v|1 + адроны 64 (NC).
* HasertF. J., Kabe S., Krenz W. e.a.//Phys. Lett. 1973. Vol. B46. P. 138—-
140.
§ 129. Универсальная теория слабых взаимодействий
359
яг*
\
7 s
У1
-<
Рис. 488
Отсутствие мюонов в событиях второго и четвертого типов (см., например, рис. 488) убеди-тельно доказывает, что они обусловлены нейтральными токами вида (vmv„)(hm) или аналогичными (vMVj,)(iirf), (v^v^w). Сечения событии, вызванных нейтральными и заряженными токами, сравнимы между собой:
(NC/CC)V = 0,21 +0,03, (NC/CC)^0,45±0,09. (129.11)
Кроме перечисленных выше событий в результате просмотра 735000 фотографий было найдено одно событие типа
v„ + e"-»vB + e-, (129.12)
обусловленное нейтральным током (vMvM)(ee).
Таким образом, этот эксперимент доказал, что в природе существуют по крайней мере перечисленные выше слабые нейтральные токи. Позднее были наблюдены и некоторые другие нейтральные токи. В частности, в Новосибирске Л. М. Барковым с сотрудниками в 1978 г. впервые наблюдалось нарушение четности в атомных переходах, которое проявляется в виде поворота плоскости поляризации лазерного излучения при прохождении его через пары атомарного висмута*. Очевидно, что за это явление отвечают нейтральные токи (ее)(ии) и (ee)(dd).
4. ОБОБЩЕННЫЕ ТЕОРИИ НА ОЧАРОВАННЫЕ И ПРЕЛЕСТНЫЕ ЧАСТИЦЫ
Как известно, гипотеза о существовании четвертого кварка (с) блестяще подтвердилась в конце 1974 г., когда были открыты У/\|/-частицы, а позднее и частицы с явным очарованием — очарованные мезоны и барионы (см. § 125). Установлено, что очарованные частицы распадаются по слабому взаимодействию с изменением очарования (|Ас| = 1), подобно тому как странные частицы распадаются с изменением странности |А5| = 1). При этом согласно схеме (129.9) окварк преобразуется в s-кварк или d-кварк, т. е. в теории появляются два новых слабых заряженных тока cs и cd. Времена жизни очарованных частиц соответствуют предсказаниям универсальной (V— А )-теории.
* Барков Л. М., Золоторев М. С. // Письма в ЖЭТФ. 1978. Т. 26. С. 379— 383; Ibid. Т. 28. С. 544—548.
360 Глава XXIII. Дополнительные вопросы физики слабых взаимодействий
Рис. 489
В эти же годы был открыт третий заряженный лептон (х, см. § 107), который, как выяснилось из изучения его схем распада, также участвует в универсальном слабом (V— Л ^взаимодействии. т-Лептон характеризуется своим т-лептонным зарядом и должен иметь свое т-нейтрино (vt). Соответственно в теории появляется еще один слабый заряженный ток tvt..
Таким образом, схема слабого взаимодействия с заряженными*- токами должна изображаться не четырехлу-чевой (см. рис. 485), а семилучевой «звездой» с И/±-бозоном в центре (рис. 489). Все эти семь токов были обнаружены экспериментально.
В 1977 г. был открыт Т^мезон (§ 126), который состоит из новых (прелестных) Ъ- и Я-кварков, а позднее (в косвенных опытах) были обнаружены и частицы с явной прелестью. Кроме того, как уже было отмечено ранее, должен существовать шестой ?-кварк.
