Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
В этих исследованиях было замечено, что при некоторых значениях кинетической энергии тс-мезонов (около 190, 600, 900, 1300 МэВ) в сечении (тс — /?)-рассеяния появляются резонансные максимумы с шириной порядка 100 МэВ (см. рис. 426). В соответствии с соотношением неопределенности это означает, что возникает состояние с временем жизни тжЙ/Гж0,7- Ю-23 с, т. е. некая квазисвязанная система из тс-мезона и нуклона, существующая хотя и очень малое, но конечное (т^0) время. Эта система называется резонансом, или нестабильной частицей. Энергия резонанса однозначно определяется релятивистски инвариантным выражением
где Е и Р—соответственно полная энергия и полный импульс обеих частиц (протона и л-мезона). Величина
где Т'рег — резонансная кинетическая энергия л-мезона и протона в с. ц. и., называется массой (иногда эффективной массой) резонанса.
Для первого нуклонного л+^-резонанса, называемого в настоящее время Д+ +-резонансом *, масса равна
Мсг=^Е2-Ргсг,
(112.40)
(112.41)
тД1 - = 1232 МэВ.
* Часто Д-резонанс называют Д-изобарой.
244
Глава XIX. п-Мезоны
Кроме того, как уже упоминалось в § 112, п. 3, для Д++-резонанса были найдены значения спина (1 = 3/2) и изотопического спина (Т = 3/2). Из Т = 3/2 следует, что Л-резонанс является изотопическим квартетом (274-1=4), т.е. должен встречаться в четырех зарядовых состояниях: А + +, А + , А0 и А". Массы всех А-резонансов близки между собой:
Таким образом, максимум в сечении (тс — /?)-рассеяния можно истолковывать как появление нестабильной частицы — резонанса с вполне определенными свойствами: массой, зарядом, спином, изотопическим спином, четностью и др. Правильность подобной интерпретации была подтверждена тем, что впоследствии А++-резонанс обнаружили не только как максимум в сечении (тс—/>)-рассеяния, но и как нестабильную частицу, рождающуюся вместе с обычными частицами или другими резонансами в (тс— р)-, (К—р)- и других взаимодействиях:
Опыт показывает, что для интерпретации таких процессов можно пользоваться кинематикой обычных реакций, приписывая А-резонансу, так же как и обычной частице, определенные значения кинетической энергии и импульса. Так, реакция тс+ +р-*А+ + +тс° обладает всеми свойствами двухчастичного процесса (моноэнергетичность А + +-резонанса и тс°-мезона, однозначная связь между углами разлета А++-резонанса и тс°-мезона).
В такой форме (нестабильные частицы, рождающиеся во взаимодействиях) резонансы были обнаружены для тсЛ, кК, 2 тс, Зтс и многих других систем из сильновзаимодействующих частиц*. Эти резонансы получили соответственно названия 2(1385)-, .?(892)-, р- и /-, ю-резонанса. Каждый из них подобно А-резонансу при своем образовании и распаде ведет себя как единая элементарная частица с вполне определенными свойствами: электрическим, барионным и другими зарядами, массой, спином, изотопическим спином, Р-четностью, С-четностью (для истинно нейтральных резонансов), (/-четностью (для пионных резонансов), временем жизни (точнее, шириной резонанса). Резонансу, как и обычной частице, можно приписать определенное значение импульса и энергии. Таким образом,
* О свойствах А'-мезонов и Л-гиперонов см. § 114 и 115.,
аид = ( 1230 -1234) МэВ.
(112.42)
§ 112. Взаимодействие к-мезонов
245
формально резонанс отличается от обычной частицы только меньшим временем жизни, которое определяется его нестабильностью относительно сильных взаимодействий.
Естественно, что в отличие от распадов обычных частиц в процессе распада резонанса выполняются все законы сохранения, в том числе и те, которые справедливы только для сильных взаимодействий, например закон сохранения изоспина
А+ + -^р + к + ;
2"4: +3/2 =1/2+1; Т:3/2 = 3/2. (112.43)
Обычно каждый резонанс характеризуется несколькими способами (путями, схемами, каналами, модами) распада. Каждый из них характеризуется некоторой комбинацией распадных частиц, которая имеет тот же набор квантовых чисел и то же значение эффективной массы, что и резонанс. Обычные частицы (не резонансы) стабильны относительно сильных взаимодействий и распадаются либо слабым, либо электромагнитным способом, а некоторые из них (р, е, 7, v и их античастицы) стабильны относительно всех видов взаимодействия *.
Так же, как и обычные (стабильные и метастабильные) частицы, резонансы имеют античастицы—антирезонансы. Все заряды антирезонансов (электрический, барионный и другие, о которых будет рассказано в § 116, 125 и 126) противоположны зарядам соответствующих резонансов; эффективные массы, спин и изоспин такие же, как у резонансов, а схемы распадов — зарядово сопряженные. Антирезонансы обозначаются той же буквой, что и резонансы, но с тильдой наверху и противоположным знаком электрического заряда, например: Ai232 — А~Г232- Антирезонансы Д^гзг были зарегистрированы в процессе ^^-аннигиляции по продуктам распада:
Р + р -> A j2 з 2 + Д 1~23 2 -+Р + л + + P + л ~ ¦
Существуют два основных метода выявления и исследования резонансов: метод недостающей массы и метод эффективной массы. Рассмотрим их на примере реакций
