Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
оператор уничтожения электрона или рождения позитрона, a \j)— оператор рождения электрона илн уничтожения позитрона. [Выше для упрощения не показано, что 7ам, так же как А, нвляется четырёхмерным вектором. Более точно, вместо следует писать совокупность четырёх выражений гДе Yu — Дирака
матрицы, у, = 0, 1, % 3. Каждое из этих выражений умножается на со^-гаетствующую компоненту четырёхмерного вектор
Взаимодействие описывает не только испускание и поглощение фотонов электронами и позитронами, но и такие процессы, как рождение фотонами элертрон-позитронных пар (см. Рождение пар) или аннигиляция этих пар в фотоны. Обмен фотоном между двумя заряж. частицами приводит к взаимодействию их друг с другом. В результате возникает, напр., рассеяние электрона протоном, к-рое схематически изображается Фейнмана диаграммой, представленной на рис. 1. При переходе
протона в ядре с одного уровня на другой это же взаимодействие может привести к рождению электрон-по-зитроииой пары (рис. 2).
Теория Р-распада Ферми по существу аналогична теорнн эл.-магн. процессов. Фермн положил в основу теорин взаимодействие двух «слабых токов» (см. Ток в квантовой теории поля), но взаимодействующих между собой не на расстоянии путём обмена частицей — квантом поля (фотоном в случае эл.-магн. взаимодействия), а контактно. Это взаимодействие между четырьмя фермионными полями (четырьмя фермнонамн р, п, е н нейтрино v) в совр. обозначениях имеет вид: (G$l~^2) pn ev. Здесь Gj —константа Ферми, илм константа слабого четырёхфермионного взаимодействия, эксперим. значение к-рой Gf Sb 10“4® эрг-см* (величина GfIHc имеет размерность квадрата длины, н в единицах K = C= 1 константа Gp « 10'VAf31 где M — масса протона), р — оператор рождения протона (уничтожения антипротона), п — оператор уничтожения нейтрона (рождения антинейтрона), е — оператор рождения электрона (уничтожения позитрона), V — оператор уничтожения нейтрино (рождения антинейтрино). (Здесь и в дальнейшем операторы рождения и уничтожения частиц
обозначены символами соответствующих частнц, набранными полужирным шрифтом.) Ток рп, переводящий нейтрон в протон, получил впоследствии название нук-лоииого, а ток ev — лептонного. Ферми постулировал, что, подобно эл.-магя. току, слабые токи также являются четырёх мерными векторами: ру„п, eyuv. Поэтому взаимодействие Ферми наз. векторным.
Подобно рождению электрон-позитронной пары (рис. 2), Р-распад нейтрона может быть опнйан похожей Диаграммой (ркс. 3) [античастицы помечены значком «тильда» (~) над символами соответствующих частиц]. Взаимодействие лептонного н нуклоиного токов должно приводить и к др. процессам, напр, к реакции v -f--j- р —> е+ -f- п (рнс. 4), к аннигиляции пар —*¦ е+ V (рис, 5) И P + П —» е- V и т. д.
Существ, отличием слабых токов рп и ev от электромагнитного является то, что слабый ток меняет заряд частиц, в то время как ал.-магн. ток не меняет: слабый ток превращает HefiTj) о и в протон, электрон в нейтрино, а электромагнитный оставляет протон протоном, а электрон электроном. Поэтому слабые токи рп и ev наз. заряженными токами. Согласно ;гакой термин логин, обычный ал .-магн. ток ее является нейтральным током.
Теории Ферми опиралась иа результаты исследований в трёх раал. областях: 1) эксперим. исследования собственно С. в. (Р-распад), Приведшие к гипотезе
о существовании нейтрино; 2) эксперим. Доследования сильного взаимодействия (ядерные реакции), приведшие к открытию протонов н нейтронов и к пониманию того, что ядра состоят нз этих частиц; 3) эксперим. и теоретич. исследования эл.-магн. взаимодействия, в результате к-рых был заложен фундамент квантовой теорин поля, дальнейшее развитие физики элементарных частиц неоднократно подтверждало плодотворную взаимозависимость исследований сильного, слабого и эл.-магн. взаимодействий.
СЛАБОЕ
Теория универсального четырёхфермнонного Gi в. отличается от теория Ферма в ряде существ, ,ц уд кто в. Эти отличия, установленные эа последующее .годн в результате изучения элементарных частиц, свелись к следующему.
Слабые токи, к-рые у Ферми б,Ыли векторными, представляют собой сумму векторного тока V и аксиального тока А. При преобразованиях Лоренца токи Г и А ведут себя одинаково, подобнр обычным четырёхмерным векторам. Однако прн зеркальных отражениях (пространственной инверсии) нх поведение различно, т. к. онн обладают различной пространственной чётностью Р. В результате слабый ток не обладает определённой чётностью. Это его свойство отражав несохра-нение чётности в С. в. Токн V й А отличаются также зарядовой чётностью С. '
Гипотеза о том, ^to С. в. йе сохраняет чётность, была выдвинута Ли Цзундао (Lee Tsung-Dao) н Янг Чженьии-ном (Yang Ghen Ning) в 1956 при теоретяч. исследовании распадов К-мезонов; вскоре несохранение P- и C-чётностей было обнаружено экспериментально ,в 0-расцаде ядер [By Цзяньсун (Wu Chien-Shjiung) с сотрудниками], в распаде мюона [Р. Гарвин (R. Garwin), Л. Ледериан (L. Lederman), В. Телегди (V. Telegdj), Дж. Фридман (J. Friedman) и др.] и в распадах др. частиц.
