Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
JI. JI. Голь&ин.
РЕЗОНАНСЫ (резонансные частицы) — короткоживу-щие возбуждённые состояния адронов. В отличие от др. нестабильных частиц, Р, распадаются в осн. за счёт сильного взаимодействия. Поэтому их времена жизии лежат в интервале IO-22—IO-24 с, что по порядку величй-иы близко к характерному ядерному времени (~10-28 с).
В зависимости полных эфф. сечеиий рассеяния о от энергии S (в системе центра инерции) Р. часто проявляются в виде колоколообразного (т. и. брейт-вигнеров-ского) максимума:
Энергия соответствующая максимуму сечения
а — O0, сопоставляется с массой P., M — ^0/с2. (Обычно в физике элементарных частиц используетея система единиц, в к-рой А = с=1; тогда M = ^0-) Полная ширина Г резонансной кривой на половине её высоты определяет время жизии Р.: т » А/Г (в соответствии с неопределённости соотношением между энергией и временем). Для определения сцина Р., как нравило, необходим более тщательный анализ угл. зависимости диф-фереиц. сечения упругого рассеяния с целью нахождения той парциальной амплитуды, в к-рой проявляется этот максимум (см. Рассеяние микрочастиц, Поляризационные эффекты в рассеянии частиц).
Первый Р. открыт в иач. 1950-х гг. Э. Ферми (Е. Fermi) с сотрудниками при научении процесса взаимодействия я+-мезонов с протонами на протонном
РЕЗОНАНСЫ
РЕЗОНАТОР
циклотроне в Чикаго (США). В совр. обозначениях это был Р. Лі или Д3,3(1232), где первая цифра индекса у символа Р. означает удвоенный изотопический спин I частицы, вторая — её удвоенный спии J (в скобках указана масса Р., в МэВ). Ширина этого Р. Г = = 116 МэВ (т. е. время жизни т— 5,7• IO^23 с). В дальнейшем этот же Р. был обнаружен н в CircTeMe(Pv).
Осн. часть Р. была открыта в 60-х гг. в экспериментах, выполненных на протонных ускорителях. Р. делятся на 2 группы : бар ионные Р., обладающие барионным числом (В — 1) и распадающиеся на мезоны и один стабильный бариои; мезоииые Р. (5 — 0), распадающиеся иа мезоны. Р. с ненулевой странностью иаз. странными. К 1988 открыто более 300 Р., к-рые группируются примерно в 40 барпонных и 30 мезонных изотопических мулътиплетое. Массы наблюдённых ба-рионных Р. лежат в интервале от 1,2 до 4 ГэВ, мезонных — от 0,7 до 2 ГэВ. Исключение составляют новые мезоииые Р., массы к-рых достигают 9—10 ГэВ (см. Кварконий, Очарованные частицы, Ипсилон-частицы). Ниж. границы массовых спектров Р. определяются массами ядерно-стабильиых (стабильных относительно распадов за счёт сильного взаимодействия) мезонов и барионов, а верхние — эксперим. возможностями их обнаружения (ядерно-стабильные частицы условно относят к стабильным частицам).
Оси. методы обнаружения Р. таковы.
а) Наблюдение максимума в полном эффективном сечении рассеяния. В полном сечении наблюдается колоколообразный максимум a (S) ~ ]Твв(«?)|а, положение и полная ширина к-рого равны соответственно M и Г. Этот метод, одна-ко, не позволяет провести полного определения квантовых чисел Р., в частности спина.
б) Проведение фазового анализа. Здесь исходными измеряемыми величинами являются дифференц. сечения упругого рассеяния, т. е. сечеиия, измеряемые как ф-ции угла рассеяния в и полной энергии S. Кваитовомеханич. амплитуда рассеиия T(6, S) затем разлагается в ряд по сферическим функциям, а в простейшем бесспиновом случае — по полиномам Лежандра Pj(Cose):
=2<2*+1)Л(созв)Гі(в?)* <2) і
Коэф. Ti(J) этого разложения — парциальные волиы рассеяния с орбитальным (угловым) моментом, равным целому положит, числу I,— определяются из эксперим. данных как комплексные ф-ции действит. переменного S. Р. CO спином J — I проявляется в виде брейт-вигие-ровского вклада (1) в Ti(S):TSB (S)—(T/2)/(M— S-іГ/2). Этот метод позволяет определять все характеристики Р. (массу, ширину, спин, чётность и т. д.).
Методы (а) и (б) служат в осн. для обнаружения ба-риоииых Р.
в) Поиск максимумов в массовых распределениях используется при обработке данных по иеупругим реакциям вида a 4- в —»• C1 4- с2+ 4* ...+ сп, когда в результате соударения двух частиц а и b возникает п частиц (п ^ 3). Здесь строят распределения числа событий с двумя (или несколькими) выделенными в конечном состоянии частицами, напр. C1, са, в зависимости от суммарной энергии этих частиц в их системе центра инерции; в этой системе суммарная энергия Sn = S1 + Si определяет т. н. эфф. массу Mli пары частиц C1 + с2. Распределение по M12 наз. массовым распределением. Максимуме массовом распределении около ср. значения M12 — М* ннтерпретируется как Р. с массой M*, к-рый может распадаться на частица C1 и с2. Данный метод можно успешно применять и в тех случаях, когда Р. распадается иа сравнительно большое число частиц.
Вариантом этого метода может считаться метод С. <<иеДостаЮЩе® массы». Он используется в тех случаях, 316 когда, иапр., п = 3 и регистрировать частицу с3 легче,
чем частицы C1 и с2. Энергию пары частиц C1, с2 вычисляют по разности ^12 = Sab — S3 (как «недостающую» энергию). Р. проявляется как максимум в распределении по «недостающей» массе. Изучение массовых распределений — осн. способ обнаружения мезониых Pi Р., лежащие в верх, части массового спектра, обла! дают бйлыпими спинами и большими ширйнами. Наибольший надёжно установленный спии J = 11/2 [Р. Д3 п(2420)]. Этн Р. могут распадаться ми. способами. Кол-во возможных каналов распада быстро увеличивается с ростом массы Р. В области 1,5—2 ГэВ барион-ные Р., напр., имеют ок. 5 разл. каналов распада. Важная особеииость механизма многочастичных каналов распада тяжёлых Р.— его каскадность (многоступенчатость). Напр., в распаде нестранного барионного Р. Д3 7(1950) доминирует канал Д3)7—*л -J- я + N, однако он идёт в 2 этапа: сначала Д3>7 распадается на пиои и Д33, а затем Д3>3— на я и N.
