Введение в релятивистскую квантовую теорию поля - Швебер С.
Скачать (прямая ссылка):
как принимается, что в распадах комбинированная четность сохраняется1),
то некоторые схемы распада возможны для К\, но запрещены для йГ°-мезона,
и наоборот. Поэтому эти две частицы должны иметь различные времена жизни.
Например, конечное состояние, содержащее два я-мезона с полным зарядом Q
= 0 (2я° или я+ -f- я-) и с равным нулю полным импульсом, имеет
положительную комбинированную четность, т. е. является собственным
состоянием оператора комбинированной инверсии с собственным значением -
fl, так что распад на два я-мезона разрешен для К\- мезона и запрещен для
йГ°-мезона.
Два нейтральных йГ-мезона с различными временами жизни действительно были
обнаружены [480]. Один из них, распадающийся почти всегда на 2л-мезона и
имеющий время жизни порядка 10~10 сек, был идентифицирован с й^-мезоном.
Другой йГ-мезон, К\, имеет значительно большее время жизни — порядка 10~8
сек и распадается не на 2л-мезона, а на Зя-мезона (а также и по другим
каналам). Кроме предсказания двух различных времен жизни и различных
наборов продуктов распада, был подтвержден и другой вывод из теории Гелл-
Манна — Пайса, указанный Пайсом и Пиччиони [613]. Предположим, что в
какой-либо реакции, например л~-|-р -» Л -У К0, образован пучок,
состоящий из х йГ°-мезонов. Если говорить о К\- и йГ“-мезонах, то этот
пучок будет состоять из х/2 К\-мезонов и х 12 йГ°-мезонов. По прошествии
примерно 10-9 сек (в системе покоя мезонов) почти все йГ°-мезоны
распадутся, тогда как из й^-мезонов распадается лишь ничтожная доля, так
как время их жизни значительно больше. Поэтому пучок будет содержать
приблизительно х Ц йГ“-мезонов. Они, как это видно из уравнения (10.976),
не являются состояниями с определенной странностью. С равной вероятностью
йГ^-мезоны имеют S = 4-1 и S = —1. Поэтому при соударении пучка с
протонной мишенью около х/4 йГ-мезонов будут способны давать реакции типа
ЙГ° -f- р -* К* -f- п, характерные для *5 = 1,3 другая половина йТ-
мезонов будет способна вызывать реакции типа К° + п -» К~ + р, К0 -f п Л
+ я° или К0 -f- п -* 2+ -j-я", характерные для S = —1. Это следует
сопоставить с реакциями, которые могут быть вызваны первичным пучком,
состоящим только из мезонов со странностью -ф-1. И действительно, эффект
Пайса — Пиччиони был экспериментально обнаружен и было доказано, что
«выживший» в течение 10“10 сек пучок может образовывать Л-частнцы.
Теоретические предположения, которые делались для описания сильных
взаимодействий и установления внутренних связей между ними,
(10.98а)
и
(10.986)
г) Некоторые качественные черты этой схемы остаются, даже если
комбинированная четность не сохраняется.
282
Гл. 10. Взаимодействие между полями
в большинстве своем полностью спекулятивны. Поэтому мы кратко опишем
только некоторые из них. (Для более полного обзора см. [8, 162, 441].)
Первую формулировку схемы Гелл-Манна и Ншпижимы в рамках теории поля
предложили д'Эспанья и Прентки [161]. Она основана на замечании, что для
теоретических целей удобно классифицировать фундаментальные частицы на
основе квантового числа барионного заряда В, а также введенного Швингером
[723] гиперонного заряда Y = В + S. Гиперон-ные заряды барионов и мезонов
перечислены в табл. 8.
Таблица 8
Частица т т3 Q S в Y
Р Уг Уг 1 0 1 % 1
п Уг -Уг 0 0 1 1
Л 0 0 0 — 1 1 0
2+ 1 1 1 —1 1 0
2- 1 — 1 — 1 — 1 1 0
2° 1 0 0 —1 1 0
О — 1/г -У г — 1 — 2 1 — 1
н° Уг Уг 0 — 2 1 — 1
я+ 1 1 1 0 0 0
л~ 1 — 1 — 1 0 0 0
я° 1 0 . 0 0 0 0
К+ 1/г 1/г 1 1 0 1
К0 1!г -У г 0 1 0 1
к- Уг -У г — 1 — 1 0 — 1
к° Уг +Уг 0 — 1 0 —1
Все частицы имеют гиперзаряд 0 или +1. Более того, все частицы с целым
изотопическим спином имеют гиперонный заряд Y = 0, а с полуцелым
изотопическим спином имеют Y — +1. Отметим, что в обычном пространстве
существует интересная аналогия: все частицы с целым спином, т. е.
мезоны,'имеют барионный заряд В = 0, тогда как частицы с полуцелым
спином, т. е. барионы, имеют заряд В — +1. Ввиду этой аналогии д’Эспанья
и Прентки назвали частицы с целым изотопическим спином, Т = 1, 0,
«изобозонами», а частицы с Т = Уг—«изофермионами». Очевидно, что
сохранение в любой сильной реакции полного гиперзаряда Y равносильно
сохранению странности. Этот закон сохранения можно выразить также в виде
утверждения, что разность между числом изофермионови числом
антиизофермионов является константой.
С целью сформулировать теорию математически д’Эспанья и Прентки
предположили, что изотопическое пространство трехмерно и что операторы
поля, соответствующие различным частицам, имеют следующие
трансформационные свойства:
Л — скаляр в изотопическом пространстве,
2 и я — псевдовекторы в изотопическом пространстве,
К uN — спиноры первого рода в изотопическом пространстве,
К и S — спиноры второго рода в изотопическом пространстве.
Отметим, что этими предписаниями фиксируются и трансформационные свойства
при отражениях в изотопическом пространстве. Утверждение,
§ 5. Сильные взаимодействия
