Лептоны и кварки - Окунь Л.Б.
ISBN 5-02-014027-9
Скачать (прямая ссылка):
(рис. 1.5). Если допустить, что каждый из верхних кварков может
переходить в каждый из нижних кварков, то заряженный адронный ток /Л
должен_содержать, вообще говоря, девять членов: ud, us, ub, cd, cs, cb,
td, ts, tb, и аналогично эрмитово-сопряженный ток /й. Что касается
нейтрального адронного тока /8, то он должен содержать шесть слагаемых:
ии, dd, ss, сс, bb,lt. Нейтральные токи типов ds, ис и т. д., переводящие
кварки одного сорта в кварки другого сорта, отсутствуют (см. гл. 2).
О цвете слабых токов
Как известно, кварки характеризуются не только ароматом, но и цветом. С
данным ароматом существует не один кварк, а три кварка, отличающиеся друг
от друга лишь значениями квантового числа, которое называется цвет;
существует желтый, синий и красный "-кварки, d-кварки и т. д. Так что
полное число кварков равно 18. Физические адроны представляют собой
синглеты в цветовом пространстве, их называют бесцветными или белыми.
Цветовая симметрия является строгой, и слабьте кварковые токи, так же как
и адроны, являются белыми. Это значит, например, что выражение ud
представляет собой в действительности сумму трех слагаемых:
где индексы 1, 2, 3 отвечают соответственно желтому, синему н красному
цветам. То же относится и к другим кварковым токам. В дальнейшем, если
это не будет специально оговорено, суммирование по цветовым индексам в
кварковых токах мы будем опускать.
d-п и-d
Рис. 1.4
Рис. 1.5
ud = и% = иЧг + u2d3 + u3d3,
ТОКИ И ПРОЦЕССЫ
11
Токи и процессы
Итак, теория содержит 12 заряженных токов, взаимодействующих через IF-
бозоны (рис. 1.6) и 12 нейтральных, взаимодействующих через Z-бозоны
(рис. 1.7). Подчеркнуты те токи, существование которых уже подтверждено
опытом.
Рис. 1.7
На рис. 1.6 символ du означает либо ток du, либо эрмитовосопряженный ток
ud', то же относится и к другим токам на этом рисунке. Такой сокращенной
записью иногда удобно пользоваться.
Заметим следующее: теория требует, чтобы все нейтральные токи,
изображенные на рис. 1.7, входили в полный ток. Что касается заряженных
токов, то в принципе некоторые из них могли бы не входить в полный
заряженный ток. Например, при отсутствии токов Ьи и Ьс 6-кварки были бы
стабильными.
Поскольку каждый из 12 токов может взаимодействовать с 12 токами, полное
число возможных взаимодействий должно равняться V2x 12x13 = 78 как для
рис. 1.6, так и для рис. 1.7, На опыте для заряженных токов обнаружено
пока только 21 такое ток-токовое взаимодействие, а для нейтральных токов-
17. Перечислим их, приводя в квадратных скобках примеры процессов, в
которых они проявляются на опыте. Процессы эти обычно подразделяют на три
группы: чисто лептонные, полулептонные (с участием как лептонов, так и
адронов) и нелептонные (с участием одних адронов).
В случае заряженных токов обнаружены пять лептонных взаимодействий:
(eve)(eve) [vee -+ vee],
(<%)(М*Ц) [р -evv],
(evj (xvt) [т -* evv],
(рл>ц) (TVt) [T-*pvv],
(руц) (руц) [v -* vp+p- в кулоновом поле ядра];
12 1. ВВЕДЕНИЕ
двенадцать полулептонных взаимодействий:
(ev) (ud) [n-+pev],
(ev) (us) [K ->¦ nev],
(ev) (cs) [D-*Kev],
(ev) (cb) [B _> Dev],
(ev) (ub) [B -> ev -f- я-мезоны],
(pv) (ud) [я -*• pv],
(pv) (us) [*-pv],
(pv) (cs) [D -> pv/C],
(pv) (cb) [B ->-Dpv],
(pv) (ub) [B -> pv-|- я-мезоны],
(tv) (ud) [т - pv],
(tv) (us) [t - Kv]
(заметим, что экспериментальные данные, свидетельствующие об открытии
(ev) (ub)- и (pv)(иб)-взаимодействий, пока нельзя считать окончательно
подтвержденными) четыре нелептонных взаимодействия:
(ud)(ud) [Р-нечетные ядерные силы],
(ud)(us) [А-*-ря],
(ud)(cs) [D-*-/Сяя],
(ud) (be) [5 -> Вяя].
В случае нейтральных токов на опыте обнаружено шесть лептонных
взаимодействий:
(v**Vn) (ее) [уцЕ ->¦ УцЕ],
(veVe)(EE) [v,E V.E],
(ее) (ее) \е+е~ -* е+е~~\,
(ее)(рр) [е+е- - р+р-],
(ее) (тт) [е+е~ -*¦ т+т"],
(VnVji)(pp) К -+-УцР+Р" в кулонов^м поле ядра],
восемь полулептонных взаимодействий:
(vnvц)(ии), (уцуJ(dd) [уц + ядро - Уц + адроны],
(угуг) (ии), (veve) (dd) [v, + ядро ->ve + адроны],
(ее) (ии), (ее) (dd) [е + D -> е + адроны],
[y + Bi -н-y + Bi],
(рр) (ии), (рр) (dd) [р + ядро - р + адроны],
три нелептонных взаимодействия:
(dd)(dd), (ии)(ии), (dd) (ии) [Р-нечетные ядерные силы].
О ПЛАНЕ КНИГИ
13
В реакциях без участия нейтрино индикатором слабого взаимодействия
являются эффекты нарушения зарядовой или зеркальной симметрии.
Видно, что в трех случаях одно и то же физическое явление вызывается как
заряженными токами, так и нейтральными. Мы имеем в виду рассеяние \ее ->¦
\ее, Я-нечетные ядерные силы и рождение мюонной пары при взаимодействии
нейтрино с куло-новским полем ядра. Чтобы установить по отдельности вклад
заряженных и нейтральных токов в этих процессах, требуется специальный
анализ.
Каждое из 156 взаимодействий, изображенных на рис. 1.6 и 1.7, приводит к
целому ряду родственных процессов. Дело в том, что, как уже отмечалось,
согласно квантовой теории поля полевые операторы описывают рождение и
