Лептоны и кварки - Окунь Л.Б.
ISBN 5-02-014027-9
Скачать (прямая ссылка):
Из всех очарованных мезонов слабым образом распадаются лишь шесть-D+=cd
(1869 МэВ), D(r) = сы (1865 МэВ), D+ = cs (1970 МэВ)-и йх античастицы. Все
они псевдоскалярны: Jp=^0~. Остальные, более тяжелые очарованные мезоны
распадаются сильно и электромагнитно в упомянутые шесть, испуская при
этом пионы и фотоны.
Заметим, что мы используем новое название-D} вместо старого-F+.
Что касается очарованных барионов, то слабым образом должны распадаться
четыре из них:
AC = [ud]c (2286 МэВ), Sc+ = [us]c (~2460 МэВ),
E% = [ds]c (~2460 МэВ), Q?={ss}c (~2740 МэВ).
Здесь квадратные скобки означают, что заключенные в них кварки
антисимметризованы как по аромату, так и по спину и, следовательно, имеют
суммарный спин; равный нулю. Фигурные скобки означают симметризацию, так
что спин двух s-кварков в QJ-барионе равен единице. Поскольку ЙЦ'-барион
с Jp = 3/2+ должен быть тяжелее, чем й?-барион с Jp = 1/2+, то все четыре
перечисленных нами стабильных (т. е. распадающихся слабым образом)
очарованных бариона должны иметь Jp= 1/2+.
Лучше всего изучены распады самого легкого очарованного бариона: А+.
Наблюдались также распады Sc+- и й"- барионов. Распады Е?-бариона пока не
наблюдались.
Распады с-кварка
Основные слабые распады очарованных адронов обусловлены распадом сидящего
в них с-кварка, так как из-за большой массы с-кварка его время жизни
примерно на три порядка меньше, чем
122
14. РАСПАДЫ ОЧАРОВАННЫХ АДРОНОВ
время жизни самого тяжелого из легких кварков -s-кварка, сидящего в
некоторых из очарованных адронов.
В этой главе, как и в предыдущих главах, мы отвлекаемся от существования
Ъ- и ^-кварков и вместо матрицы девяти кварковых токов рассматриваем
матрицу четырех кварковых токов, характеризующуюся одним углом
смешивания-углом Кабиббо 0. В этом приближении распады с-кварка
обусловлены произведением токов:
(sc cos 6-dcsin0)(vec + Vnp. -f vTT-f-"dcos0-f"ssin0)
(здесь цветовые, лоренцевы и спинорные переменные опущены). Распады
очарованного антикварка обусловлены произведением эрмитово сопряженных
токов. Из этого выражения видно, что поскольку sin*.0" 0,05, при распаде
очарованных частиц, не содержащих s-кварков, должны в подавляющем числе
случаев испускаться странные частицы. Это относится как к полулептон-ным,
так и к нелептонный распадам.
Полулептонные распады очарованных частиц обусловлены двумя типами
взаимодействий:
(sc) (vl), cos2 0, AS = AC, D -* l+vR, Ds -* l+vt\;
(dc) (vl), sin20, AS = 0, D-*/+vn, Ds-+l+vK.
Нелептонные распады очарованных чаетиц обусловлены тремя типами
затравочных взаимодействий:
(sc)(ud), cos4.0, AS = AC, D-+Kn, Ds-> фя;
(sc)(us)-(dc)(ud), cos20sin20, AS = 0, D-*-яя, Ds-*Kn; (dc) (us),'sin* в,
A S=-AC, D -* Kn, DS-+KK.
В каждой из пяти приведенных выше строк слева направо приведены: токовые
взаимодействия, соответствующие кабиббовские факторы, подавляющие
вероятности распадов, правила отбора по чарму С и странности S, а также
примеры распадов.
Грубая оценка времени жизни очарованных адронов
В нулевом приближении можно оценить время жизни очарованных адронов,
рассматривая распад свободного с-кварка и пренебрегая влиянием входящих в
состав адронов легких кварков. Последние выступают в этом приближении в
роли так называемых спектаторов, т. е. зрителей, вполне безучастных.
В этом приближении время жизни с-кварка естественно вычислить в партонном
приближении, рассматривая его распад на леп-тоны и свободные легкие
кварки. Использование партонного приближения оправдывается большой массой
с-кварка: тс^> Акхд-Однако, как мы увидим ниже, масса с-кварка не
настолько
СРАВНЕНИЕ ?>+- И D"-ME30H0B
123
велика, чтобы полученные результаты могли претендовать на количественное
соответствие экспериментальным данным.
Если учесть, что распады с испусканием тяжелого т-лептона сильно
подавлены, а испускание пары кварк-антикварк входит с цветовым фактором
3, то время жизни с-кварка легко выразить через время жизни мюона, как мы
это уже делали, рассматривая распады т-лептона:
'Гс = 1/вТц(/Пц/тс)5.
В отличие от распада т-лептона, масса которого точно определена, в
распаде с-кварка выбор величины тс допускает известный произвол. В
частности, не вполне ясно, следует ли подставлять в партонную формулу
значение массы токового кварка (~ 1250 МэВ) или конституентного кварка (~
1550 МэВ). В первом случае тсдаГ,6-10-12 с, во втором-тсдаб,5-10~13 с.
Ниже мы обсудим выбор тс, используя экспериментальные данные по временам
жизни D+- и П°-мезонов и относительным вероятностям их инклюзивных
полулептонных распадов. Выделенность этих последних обусловлена тем, что
в партонной модели их вероятности рассчитываются более надежно, чем
вероятности чисто адронных распадов, поскольку в полулептонных распадах
D-мезонов роль спек-таторных антикварков минимальна.
Сравнение D+- и ?>°-мезонов
О неудовлетворительности спектаторной партонной картины распада ярче
всего свидетельствуют данные, относящиеся к распадам D+- и П°-мезонов.
