Лептоны и кварки - Окунь Л.Б.
ISBN 5-02-014027-9
Скачать (прямая ссылка):
Впервые Р-нечетное взаимодействие электрона с нуклоном было обнаружено в
автоматах висмута (см. следующий раздел). Вскоре это же явление было
найдено в глубоко неупругом рассеянии продольно поляризованных
электронов: на стенфордском ускорителе была измерена асимметрия
где R и L означают соответственно правую и левую поляризацию падающего
электронного пучка. Для рассеяния на дейтерии
ed-^-eX при квадрате переданного импульса ф2"1,6ГэВ^
литуды, отвечающей обмену Рис. 22.10 Рис. 22.11 фотоном (рис.
22.10) с малой
Р- нечетной амплитудой (рис. 22.11). Ограничившись вкладом валентных и- и
d-кварков и выполнив стандартные вычисления, найдем
4 V 2 G [gleLyaeL + g%eRyaeR] ? [glq Lyaq L +g%q Ryaq R\ =
Q
д _ doR-dor daR+doL'
Теоретическое выражение для асимметрии А легко получить, если учесть, что
она возникает в результате интерференции большой Р-четной амп-
А = (-9,5+1,6) • 10-* (<22/ГэВ?).
л=-FFfcfo [{1 -т5) + (•¦-">*М] -
= -.1,62.10" [(r-fg) + (l-4E)/C(у)] (iw)2-
НАРУШЕНИЕ ЧЕТНОСТИ В АТОМАХ
219
Здесь
У/.л 1-11-У)2
1+(1-(/)2'
где у = 1-Е'/Е0; Е0и Е'-энергия электрона до и после столкновения
соответственно. (Заметим, что член (1-20/"?) происходит от произведения
электронного аксиального тока на кварковый векторный ток, а член (1-
4\)К{у)-от произведения электронного векторного тока на кварковый
аксиальный ток.) В стенфордском опыте у "0,21. Сравнение теоретического
выражения для А с его экспериментальным значением дает ? да 0,22.
Нарушение четности в атомах
При взаимодействии атомных электронов с нуклонами ядра основной Р-
нечетный член возникает от произведения аксиального электронного тока на
векторный кварковый ток. Дело в том, что векторный "Z-заряд" ядра равен
сумме векторных "Z-зарядов" нуклонов, доставляющих ядро, и достигает
больших величин у тяжелых ядер. Определив gfy и gy для протона и нейтрона
по формуле (Та-2Q?), a g*A для электрона-по формуле gA = T3, получим
интересующее нас взаимодействие
G (- ёуауйе) (- пуап + (1 - 4?) руар).
В координатном представлении этому взаимодействию соответствует потенциал
V{r) = ^^[op4r) + 4r)opl
где р = - t'V-оператор импульса, пге-масса электрона, х = = -1/2 для
нейтрона, х = 1/2(1-4?) для протона.
Поскольку, как мы выяснили выше, ? да V*, то коэффициент х для протона в
стандартной модели электрослабого взаимодействия должен быть гораздо
меньше коэффициента х для нейтрона, а для ядра х да-7а (А-Z). Потенциал V
может перемешивать атомные уровни разной четности. В результате уровень с
положительной четностью приобретает небольшую примесь с отрицательной
четностью. Амплитуда этой примеси F может быть оценена следующим образом:
где <V> - матричный элемент потенциала V между перемешиваемыми уровнями,
а АЕ - расстояние между ними. Характерная величина <У> в водороде порядка
Сга~3даСт;!а4, поскольку скорость электрона о да а, а боровский радиус а
да \/пгеа. Характерное расстояние между уровнями Л? да а2те. Таким
образом, F да a2Gm*"
220
22. НЕЙТРАЛЬНЫЕ ТОКИ
да 10-15. Однако в ряде случаев имеются факторы, усиливающие эту ничтожно
малую величину. Рассмотрим, например, переход между 2Si/j- и lSx/2-
уровнями водорода. В отсутствие Р-нечетных эффектов это дипольный
магнитный переход с малой амплитудой Л (Ml) да а2ц, где р = е/2тг-
магнетон Бора. (В нерелятивистском приближении переход запрещен из-за
ортогональности волновых функций основного и возбужденного S-состояний).
Наличие Р-нечетной примеси должно приводить к испусканию "нечистым"
2Sx/2-ypoBHeM также электрического дипольного фотона с амплитудой FA(E\),
где А (F1) да еа - амплитуда перехода 2Pi/a -*• lSx/2, a F-амплитуда
перемешивания уровней 2Р1/2 и 2S1/a. Как известно, эти уровни расщеплены
лишь лэмбовским сдвигом порядка а*те. Поэтому в этом случае F да Gm\la да
10-9. Интерференция электрического и магнитного переходов должна привести
к циркулярной поляризации фотонов:
p = 2F -^ gg -' [ - \ да да 10-3 r~zr Л (All) ~ а \а2Р ) а4 '
К сожалению, наблюдение этого эффекта в водороде затруднено в силу тех же
причин, по которым он велик: долгого времени жизни 2Sx/2-ypoBHH и фона от
близкого 2Р1/2-уровня. В тяжелых атомах (Tl, Pb, Bi) эффект меньше: Р ~
Gm|a2Z3(ea/p)'~ 10~7, но наблюдать его легче.
Несохранение четности в атомных переходах впервые наблюдали Барков и
Золоторев (Новосибирск) в начале 1978 г. Пропуская через пары атомарного
висмута линейно поляризованный лазерный свет, они измерили угол поворота
плоскссти поляризации ((-3 ±0,5)-10-8 рад). Величина и знак наблюденной
ими оптической активности паров висмута согласуются с предсказаниями
модели электрослабого взаимодействия при sin2 Оф да 1/4.
В конце 1978 г. эффект несохранения четности был обнаружен в Беркли при
пропускании циркулярно поляризованного лазерного света через пары таллия:
сечение поглощения для правополяризованных фотонов оказалось больше, чем
для левополяризованных, опять в согласии со стандартной электрослабой
моделью. Если в висмуте Измерялось несохранение четности в реальной части
