Введение в релятивистскую квантовую теорию поля - Швебер С.
Скачать (прямая ссылка):
частпцы имеют странность +1, странность К~ и К0 равна —1. Приписанные А-
мезонам значения странности подтверждаются тем, что К* и К~ имеют
качественно различные ядерные взаимодействия. Так, наблюдалось, что при
средних энергиях К+-мезоны при взаимодействии с нуклонами испытывают лишь
упругое рассеяние и рассеяние с перезарядкой (например, К* + п -* К0 +
р). С другой стороны, А'-мезоны могут поглотиться с превращением в
гиперон и л-мезон (К~ + п -* л" А
или л“ -\- 2°). Аналогично, при столкновении л-мезонов большой
энергии
с протонами наблюдаются реакции
л“ +р —> 2" + К* (10.95а)
и
->2° + А°,1 (10.956)
но никогда не происходит реакция л' -)- р -* 2 *
Гелл-Манн и Нишижима предположили далее, что квантовое число S
сохраняется как в сильных, так и в электромагнитных взаимодействиях. Это
эквивалентно, конечно, сохранению Т3 в этих взаимодействиях, так как
законы сохранения заряда и барионов универсальны. Сильные,
электромагнитные и слабые взаимодействия можно теперь классифицировать
следующим образом:
а) Сильные взаимодействия —- взаимодействия между барионами и мезонами,
которые сохраняют Т и Т3, а следовательно, странность. Константы связи,
характеризующие эти взаимодействия, велики, порядка 1-10.
б) Электромагнитные взаимодействия сохраняют Тз (и, следовательно, S), но
не Т2 и характеризуются постоянной тонкой структуры e2IAnhc = 1/137.
в) Слабые взаимодействия не сохраняют ни изотопического спина Т, ни его
проекции Т3, а следовательно, не сохраняют и странности S.
Правило AS = 0 для сильных и электромагнитных взаимодействий ведет к
жестким ограничениям. Так, во всех реакциях с нуклонами
280
Гл. 10. Взаимодействие между полями
и я-мезонами странность в начальном состоянии равна нулю. Если
столкновение ведет к появлению «странной» частицы (т. е. частицы,
странность которой не равна нулю), тогда она должна сопровождаться
другими (по крайней мере одной) странными частицами. Отметим, что,
анализируя экспериментальные данные по странным частицам, Пайс [611]
пришел к этому закону «совместного рождения» еще до появления схемы Гелл-
Манна — Нишиж-имы.
В процессах распада Л- и 2± -частиц (например, Л -* р -(-я-) суммарная
странность для частиц в конечном состоянии равна нулю и отличается от
странности первичной частицы, равной —1. Согласно Гелл-Манну и Нишижиме,
эти распады должны происходить через слабые взаимодействия и должны быть
«медленными». Под «медленными» распадами понимаются распады частиц,
времена жизни которых велики по сравнению с характерными для сильных
взаимодействий временем h JMc2. Для М порядка массы нуклона h/Mc2—10~24
сек. С другой стороны, в распадах 2° -> Л -j- у или 2° ->? Л -f- е+ -f-
е~ странность не изменяется, AS = 0, и поэтому распад должен идти через
электромагнитные взаимодействия со временем жизни порядка (е2 /he)(К
1Мс2). Времена жизни гиперонов, распадающихся с AS ф 0, все имеют порядок
1СГ10 сек , т. е. действительно велики по сравнению с 10~24 сек. Время
жизни 2°-гипсропа еще не измерено, но известно, что оно меньше 10“15 сек.
Заметим, что при наличии только сильны?: и электромагнитных
взаимодействий все странные частицы, за исключением 2° и 2°, были бы
стабильны, а такие реакции, как Л -> р -f- я' или К* -* я+ -f- я-, были
бы запрещены законом сохранения странности.
Предсказание о существовании двух различных нейтральных if-мезонов,
сделанное Гелл-Манном и Пайсом [308], представляет собой, по-види-мому,
наиболее выдающийся результат, вытекающий из схемы со странностью. Они
заметили, что в то время как при рождении нейтральных if-мезонов из-за
сохранения странности имеется четкое различие между if0 и if°-Me30HaMH,
при распаде странность не сохраняется и не может играть решающей роли.
Важную роль должна играть комбинированная четность {СР), так как
предполагается, что она сохраняется при распадах.
Пусть J if0) означает состояние 7Р-мезона в покое, a J if0) — состояние
if°-Me30Ha в покое. Мы считаем if-мезоны бесспиновыми частицами.
Состояния j if0) и j if0) являются собственными состояниями оператора S с
собственными значениями -]-1 и —1 соответственно. Далее, при операции СР
они преобразуются друг в друга, так как if0 есть античастица для if0, и
наоборот. При соответствующем выборе относительных фаз этих состояний
можно потребовать, чтобы
Для описания распада нужно образовать собственные состояния оператора
комбинированной инверсии СР, а не S. Следуя Гелл-Манну и Пайсу, определим
состояния
и
СР [ if0) = | if0) СР | if0) = | if°).
(10.96a)
(10.966)
и
(10.97a)
(10.976)
§ 5. Сильные взаимодействия
281
которые являются состояниями с определенной комбинированной четностью,
равной +1 и —1 соответственно. Так как
то можно говорить, что рождение йГ°-мезона(или йГ°-мезона) соответствует
рождению с равными вероятностями {=Уг) и предписанными относительными
фазами «й^-мезона» или «йГ°-мезона». Комбинированная четность, ЙГ“-мезона
равна -}-1, тогда как комбинированная четность йГумезо-на равна —1. '1'ак
