Лептоны и кварки - Окунь Л.Б.
ISBN 5-02-014027-9
Скачать (прямая ссылка):
AS | = 1, где
S-странность. Эффективность этого взаимодействия должна быть, как
минимум, на три порядка слабее слабого нелептонного взаимодействия.
Поэтому оно получило название миллислабого. Второй механизм сводит распад
К]_ ->л+л- к СР-инвариантному распаду компоненты еК1, содержащейся в К]_.
При этом все нарушение CP-инвариантности заключено в перемешивании /(" "-
> К\, в результате которого формируются состояния с определенными массами
и определенными временами жизни К1 и К%- Этот ме-
ДРУГИЕ НАБЛЮДАВШИЕСЯ СР-НЕИНВАРИАНТНЫЕ ЭФФЕКТЫ 97
ханизм получил название сверхслабого перемешивания (см. ниже). Очевидно,
что в этом случае (с точностью до членов порядка |е|*)
<я+я_ I къ = 8 <я+я~ I К\У = е <я+я" | Ks>
и, следовательно,
Л+- = е.
В теории возмущений перемешивание и последующий
распад К[ -*-я+я- можно изобразить диаграммой рис. 12.1. Здесь ip21-
недиагональная СР-нечетная
"масса". Если у К1 я К[ нет общих распадных каналов (как предпола-гает
обсуждаемый механизм), то величина ip21 чисто мнимая в силу СРТ-
инвариантности (эрмитовости Рис- 12.1
гамильтониана взаимодействия, переводящего К2 в Кг). Глядя на диаграмму
рис. 12.1, легко заключить, что
^ ' __________iHn = :_<>".
(m2-mi)-у (Г2 -Ti) (mi-ms)-у (ri-Г5)
откуда следует, что
-tg ф+_ = 2{tslZy1[s) " 0.96, ф+_ та 44°.
Таким образом, механизм перемешивания К1 дает согласующуюся с опытом фазу
ф+_.
Другие наблюдавшиеся СЯ-неинвариантные эффекты
Как мы сейчас увидим, механизм сверхслабого перемешивания хорошо
описывает и два других наблюдавшихся на опыте СР-нечетных эффекта.
Обозначим амплитуду CP-нечетного распада КЧ~"-я°я° через <л°л° | К [У и
введем параметр
_ <я"яо | КРУ 1100 <я°я° | КяУ '
Из сказанного выше следует, что если за нарушение СР ответствен механизм
перемешивания то
Лоо = I Лоо I е'ф" = Л+- = е- ,
На опыте ti00 и т]+_ очень близки друг к другу:
1-1 Лоо/Л+-|* = (1,98 ±0,66). 1б"2, фоо-ф+_ = 10°±6°.
4 Л. 6. Окунь
98
12. НАРУШЕНИЕ СР-ИНВАРИАНТНОСТИ
Как мы видим, различие между фазами не выходит за два стандартных
отклонения, и потому оно не может рассматриваться всерьез. Ясно лишь, что
необходимы новые измерения разности фаз с точностью порядка градуса. Что
же касается различия между модулями, то оно кажется более существенным, и
мы вернемся к нему через несколько страниц. Здесь же отметим только, что
указанное нарушение равенства |тЬо| = |'П+-I на уровне трех стандартных
отклонений впервые было измерено в 1988 г. в ЦЕРНе. Если этот результат
будет подтвержден последующими еще более точными опытами, то можно будет
сказать, что наконец-то, почти через четверть века после открытия
нарушения СР-инвариант-ности, обнаружен эффект, который не сводится к
перемешиванию /С2°
Перемешивание К1++К1 приводит к зарядовой асимметрии лептонных распадов
К^-мезона. Обозначим параметр этой асимметрии через б:
s г(1^-*г+уя-)-г(*А-+*-уя+)] г (к1 -+ <+vn-)+r (K°l - '
Учтем, что KL = K2 + e.K1 = -l=r (К (1 + е)-К (1-е)), и исполь-
V 2
зуем правило AQ = AS, согласно которому распады /С->-/+ и К-+1~
разрешены, К-* 1~ и К->-1+ запрещены., Учитывая также, что Г (/f -* /+) =
Г (/С -*• /"), получим * 11 -fe I2-11 -е I2
11+е|2-Н 1+ь|2
На опыте зарядовая асимметрия измерена как для KeS-, так и ДЛЯ Кцз-
распадов. Величины б в пределах ошибок совпадают; среднее значение б=
(3,3 ±0,12)-10-8, что надо сравнить с 2|tj+_ |cos<p+_ "3,2-Ю-8. Снова
хорошее согласие.
Все перечисленные выше CP-нечетные распады принадлежат /С?-мезонам.
Нарушение СР-инвариантности в распадах или взаимодействиях других частиц,
несмотря на тщательные поиски, не обнаружено. Исключительное положение
К2,-мезонов основано на том, что, как мы сейчас увидим, в распадах К\ СР-
нечетные эффекты усилены.
Сверхслабое перемешивание
Выше мы определили параметр ip-n как недиагональную массу:
= CKi | Я | К2У>
где Я-гамильтониан СР-неинвариантного взаимодействия, дающего переходы
Ki++K2. Не предрешая вопроса о том, является ли этот гамильтониан
первичным или возникает как эффективный
СВЕРХСЛАБОЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ 99
гамильтониан в высших порядках теории возмущений, по некоему первичному
СР-неинвариантному взаимодействию, рассмотрим, каким правилам отбора
удовлетворяет гамильтониан и какова его эффективная константа. Легко
видеть, что Я меняет странность на две единицы:
| AS | = 2.
Действительно,
Ф21 = <*1|Я|/0 = у</е + *|Я|*-*>= '
=1[<*|Я|*>~<*|Я|Ъ+<*|Я|;о-</С|Я|Ъ]=
=1[<*|Я|Я>-<*|Я|Ъ].
Последнее равенство обусловлено тем, что массы (вообще говоря, с учетом
распадов, комплексные) частицы и античастицы одинаковы:
</С|Я|/С> = <^|Я|Лг>.
Напомним, что разность масс AmLS = mL-ms также обусловлена переходами с
|AS| = 2 (см. гл. 11):
AmLS- tnL-ms = - [</(|Я|Ъ + <^|Я|К>].
Однако в этом случае входит не разность, а сумма амплитуд переходов К -*¦
К и К -*¦ К. '
а б
Рис. 12.2
Если считать, что переходы К++К обусловлены эффективным четырехфермионным
взаимодействием, переводящим пару s-кварков в пару d-кварков и наоборот
