Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
? 112. Взаимодействие л-мезонов
259
L
Л
Рис. 437
взаимодействия и выбирая совпадающие структуры, можно выделить части спектра, обусловленные изовекторными резо-нансами.
4. Реакция А(п, 2к)А' чрезвычайно удобна для наблюдения так называемых «предкритических явлений» в ядерной материи (см. § 10, п. 3): ядру передаются квантовые числа пиона, образуется состояние с аномальной четностью, передаваемый импульс лежит в требуемой области <7«2-нЗ/я„, можно фиксировать энергию возбуждения. Ожидаемый эффект должен проявиться в виде широкого пика в da/dQ при требуемых q, и по степени его выраженности можно говорить о близости ядерной плотности к критической. По-видимому, изучение А (к, 2к)А' -реакций является одним из наиболее ясных и просто интерпретируемых экспериментов, которые могут быть использованы для решения этой задачи.
Изложенную программу предполагается реализовать на пионном пучке строящейся Московской мезонной фабрики при помощи создаваемого в ИАЭ им. И. В. Курчатова, ИЯИ АН СССР и НИИФ ЛГУ универсального широкоугольного быстродействующего детектора редких процессов «Ампир».
260
Глава XIX. п-Мезоны
Схема детектора изображена на рис. 437. Здесь / — сменная мишень (твердая или криогенная); 2 — вакуумный ионопровод с «прозрачной» для частиц вставкой в области мишени; 3— полупроводниковый стриповый вершинный детектор; 4 и 5 — малая и большая цилиндрические дрейфовые камеры для детектирования заряженных частиц; 6—запускающие сцинтилля-ционные счетчики; 7—радиационно-прозрачный сверхпроводящий соленоид на 1 Тл; 8— нейтральный детектор для регистрации у-квантов и тс°-мезонов; 9— наборный профилированный стальной магнитопровод для выравнивания напряженности поля; 10—блок ввода электропитания и криогенного охлаждения соленоида; //—герметичный разборный бак*. Детектор «Ампир» может быть также использован для изучения фотоядерных реакций на высокоинтенсивных фотонных пучках (см. § 76, п. 2).
§ 113. Краткое заключение к гл. XIX
В гл. XIX описаны свойства заряженных и нейтральных пионов.
Пионы (я-мезоны)—легчайшие частицы из класса мезонов, т. е. ядерно-активных (сильновзаимодействующих) частиц (адронов) с барионным зарядом 5=0. Заряженные я-мезоны (я+ и я") были открыты в 1947 г. фотоэмульсионным методом в составе космических лучей, нейтральные я-мезоны (я0)—на ускорителе при помощи системы счетчиков.
Масса заряженных я-мезонов равна mn±x213me. Они распадаются по схемам слабого взаимодействия (я+-»ц++ум и n'-*\i+v^ за время т뱫2,6¦ 10~8 с. Масса нейтрального я-мезона тл„«264те, а время жизни 1^*0,8 • 10"16 с, он распадается по электромагнитной схеме я0-»2у (и примерно с вероятностью 10~2 по схеме л° -» у + е+ +е~).
я-Мезоны относятся к числу псевдоскаляров: они имеют нулевой спин и отрицательную Р-четность. я+- и я~-Мезоны являются частицей и античастицей друг друга. я°-Мезон—истинно нейтральная частица. Он характеризуется положительной С-четностью. Все я-мезоны имеют отрицательную С-четность.
Согласно мезонной теории ядерных сил л-мезоны являются квантами ядерного взаимодействия. Они вносят основной вклад в передачу сильного взаимодействия между нуклонами и другими адронами на относительно больших расстояниях (га; %* = ft/(/n„f) = 1,4 ¦ 10~13 см).
Поскольку основным свойством ядерных сил является изотопическая инвариантность (зарядовая независимость), кванты этих сил — я-мезоны—также обладают этим свойством. Подобно тому как нуклоны образуют изотопический дублет частиц с изоспином TN—II2 и проекциями изоспика 7*?= + 1/2 и Г" = — 1/2, л-мезоны образуют изотопический триплет частиц с изоспином Т=1 и проекциями изоспина Т\'г = + \, Т\~ = —\ и Tf = 0.
* Подробнее см. Курении А. Б. и др., Мухин К. Н. и др. Препринт ИЯИ АН СССР П-0484, М. 1986.
§ 113. Краткое заключение к гл. XIX
261
Изоспин Т сохраняется в сильных взаимодействиях, а его проекция TV — в сильном и электромагнитном взаимодействиях.
Для сильных и электромагнитных взаимодействий, протекающих с участием тс-мезонов и нуклонов, выполняется соотношение
z=7\ + B/2.
Изотопическая инвариантность пион-нуклонных взаимодействий позволила предсказать правила отбора для реакций, идущих с участием я-мезонов, связь между сечениями рождения пионов в нуклон-нуклонных соударениях и соотношения между сечениями (я—ЛО-рассеяний.
В связи с ядерной активностью я-мезонов они в большом количестве рождаются в нуклон-нуклонных соударениях при энергии падающих нуклонов 7V&290 МэВ. Особенно большие интенсивности пионных пучков получают на сильноточных протонных ускорителях (так называемых мезонных фабриках).
При достаточно высоких энергиях в пион-нуклонных и нуклон-нуклочных соударениях может рождаться несколько пионов (множественное рождение). При этом пары и тройки образующихся пионов при некоторых определенных энергиях (в своей системе центра инерции) проявляют все свойства «самостоятельных» элементарных частиц. Им можно приписать определенные значения
массы М — —: х/.Ё'полн—^поли с2, заряда, спина, изоспина, четности и других
