Введение в релятивистскую квантовую теорию поля - Швебер С.
Скачать (прямая ссылка):
изотопических мультиплетов: сильные взаимодействия приводят к одинаковым
нейтрон-нейтрон и протои-протон силам, но кулоновские силы явным образом
нарушают это равенство. Аналогично, разности масс между протоном и
нейтроном и между заряженными и нейтральными мезонами, по-видимому,
обусловлены электромагнитными эффектами.
При наличии электромагнитных взаимодействий я°-мезон больше не стабилен,
а может распадаться на два фотона. Следует заметить, что это
взаимодействие не является прямым, а осуществляется через посредство
нуклонного поля:
>р+р > р + у+р + у >у + у.
СИЛЫ1.
ЭЛ. м.
сильн.
278
Гл. 10. Взаимодействие между полями
В реакции п° -? 2у полный изотопический спин изменяется на единицу, что
иллюстрирует утверждение о несохранении изотопического спина при наличии
электромагнитных взаимодействий. Заметим, что, согласно принципу
минимального электромагнитного взаимодействия, связь с электромагнитным
полем пропорциональна полному заряду и поэтому линейна по Тз [например,
нуклонный ток пропорционален Угф (1 + т3) у^-г])]. Поэтому величина j^A^
преобразуется в изотопическом пространстве как скаляр плюс третья
компонента вектора. Каждый раз, когда в смысле теории возмущений
действует электромагнитная связь, полный изотопический спин системы может
измениться на нуль или на единицу. Поэтому для электромагнитных процессов
первого порядка действуют правила отбора | АТ | = 0 или 1 и Д7,3 = 0. В
матричные элементы переходов из состояния с Т = 0 в состояние с Т = 0
может давать вклад только изотонически скалярная связь. В матричные
элементы j АТ | = 1 переходов может давать вклад только векторная часть
)^А^.
§ 5. Сильные взаимодействия
Тот факт, что при достаточно большой энергии продуктами реакции я'-f- р
являются не только я- -fp или я0 -f я* -f- р, но и Л -f- К°, 2~ -f- К*,
ясно показывает, что система я-мезон-нуклон не может рассматриваться как
замкнутая, и, следовательно, лагранжиан (10.92) является неполным. При
описании взаимодействия между я-мезонами и нуклонами и вообще между любой
парой сильно взаимодействующих частиц должно учитываться взаимодействие
между всеми сильно взаимодействующими частицами.
Для процессов с сильно взаимодействующими частицами характерны два
экспериментальных факта. Первый заключается в строгом соблюдении закона
сохранения тяжелых частиц. Этот закон удобно сформулировать несколько
иначе, по аналогии с законом сохранения электрического заряда.
Предположим, что мы приписываем каждому бариону «барионный» заряд (иногда
его называют «нуклонным»), равный -fl, каждому антиба-риону — «барионный»
заряд, равный —1, и каждой частице, масса которой меньше массы нуклона,—
барионный заряд, равный 0. Тогда закон сохранения тяжелых частиц можно
выразить так: барионный заряд является аддитивным квантовым числом и во
всех реакциях всегда сохраняется. Второй фундаментальный факт (как
показывают многие эксперименты) заключается в том, что сильные
взаимодействия зарядово-независимы. Это означает, что в таких
взаимодействиях строго сохраняются полный изотопический спин и его третья
компонента, если сильно взаимодействующим частицам соответствующим
образом приписаны значения изотопического спина. Таким образом, мы
приходим к обобщению понятия изотопического спина на К-, Л-, 2- и Е-
частпцы. Это было сделано Гелл-Манном [303, 308 , 314] и независимо
Нишижимой [580, 581]. Как отмечалось выше, они приписали Л-частйце
изотопический спин Т = 0, 2-частицам Т = 1, а каскадным частицам Т =
Уг.Между прочим, это было сделано в то время, когда еще не были открыты
2°- и Е°-частицы и еще не наблюдались два различных нейтральных /?°-
мезона. Успешное предсказание существования этих частиц составляет одно
из наиболее важных достижений схемы Гелл-Манна — Нишижимы.
При обсуждении системы я-мезон-нуклон мы отмечали, что соотношение между
зарядом Q и третьей компонентой изотопического спина
§ 5. Сильные взаимодействия
279
для системы из мезонов и нуклонов выражается равенством
~ = Т3+~ (10.93)
[?> ~
где N = ^ йн^фуц-ф — оператор числа нуклонов минус число антинуклонов.
Гелл-Манн и Нишижима обобщили соотношение (10.93), чтобы оно было
применимо также и к системам, включающим К-мезоны и гипероны. Они
написали
-2- = Т’3-)- -^B~\--^-S, (10.94)
где В — барионное число (число барионов минус число антибарионов).
Величина S называется «странностью» системы и определяет отклонение от
формулы Qje = Т3 которая применима к л-мезонам и нукло-
нам. Нуклоны и л-мезоны имеют, очевидно, странность 0. Значение
странности для других сильно взаимодействующих частиц можно получить
непосредственным применением уравнения (10.94). Например, поскольку А-
частица есть изотопический синглет с Г = 0, Г3 = 0 и имеет электрический
заряд, равный 0, и нуклонный заряд В = 1, то уравнение
(10.94)
удовлетворяется при S (А) = —1. Аналогично можно проверить, что
S (2) = _1 и 5 (3) = -2.
Значения странности приписываются А-мезонам следующим образом: К*- и А°-
