Введение в релятивистскую квантовую теорию поля - Швебер С.
Скачать (прямая ссылка):
барионами и мезонами; м.— описывает электро-
магнитные взаимодействия; 4?Слаб. — универсальное взаимодействие Ферми в
соответствии с треугольником Пуппи. Важное побочное следствие
предполагаемого существования такого универсального взаимодействия Ферми
заключается в том, что можно, по крайней мере в принципе, следующим
образом объяснить распад я-мезонов: я-мезон сильно взаимодействует с
нуклонами, нуклоны же могут подвергаться взаимодействиям Ферми. Таким
образом, возможна следующая цепочка процессов:
л+ > р + п >p,+ -fv, (10.115а)
сильн. слаб.
я+ > р + п > e+ + v, (10.1156)
сихьч. слаб.
что качественно объясняет распад я+-мезона. Естественно, что если бы
такая схема могла количественно объяснить вероятности распада,
соотношение между частотами различных схем распада, угловые распределения
и корреляции, то такое объяснение было бы значительно более
удовлетворительным и «фундаментальным», чем интерпретация на основании
введения прямого взаимодействия вида
«5?! = (vy“[x дал* + э. с.). (10.116)
игл
Имеются указания, что отмеченная выше «фундаментальная» схема в самом
деле может количественно объяснить я -> ц распад [325].
Все отмеченные выше схемы распада относились к распадам, в которых
сохраняется странность, т. е. AS = 0. При слабых распадах других
фундаментальных частиц странность изменяется на единицу, AS = +1, и хотя
их механизм пока не выяснен окончательно, наиболее вероятно, что они
вызываются взаимодействиями Ферми.
Экспериментальная информация о слабых распадах приведена в табл. 9.
§ 6. Слабые взаимодействия
289
Таблица 9
Частица Продукты распада Относительная доля, % Время жизни, сек
Е° Ло+я-Л° + я° 100 100 (1,28±0,4)- 10-ю — Ю-w
S+ X- га-(-я+ п-\-п~ 46±6 54±6 100 (0,81±0,06)- 10-ю (1,61±0,10).10-
ю
Л р + Л~ я-f- я0 p + e~ + v 63 37 <1 (2,51 ±0,09) ? 10-ю
п Р + e+v 100 1013±29
+ 1 1 p+ + v Я++Я0 Я+ + Я0-|-Я° Я0-1--Ц+ +v 2я, Зя, p + v Я-j-p-j-v, я-f-
e-f-v 59±2 26±2 5,7±0,3 1,7±0,3 4,2±0,4 4,0±0,8 (1,22±0,01).10-8
(1,22±0,01).10-8
к\ К\ я+-!-я-Я° -f- Я0 Зя, jj,v + я, e-j-v-j-я 78±6 22±6 (1,00±0,04)
-lO-io (6,1±0,2)-10-«
1 1 + v e±-|-v -100 -Ю-5 (2,55±0,03)-10-*
e± + v4-v •100 (2,22±0,02)-10-«
Конечно, для объяснения распадов странных частиц можно было бы опять
придумать прямые взаимодействия, например для распада 2+-> р -f я»:
i =-jf + э. с.) (10.117)
и т. д. Очевидно, нужно было бы постулировать большое число таких прямых
взаимодействии. Поэтому естественно поставить вопрос: можно ли так
обобщить понятие универсального (первичного) взаимодействия Ферми, чтобы
оно объясняло и распады странных частиц? Пытаясь придумать
19 с. Швебер
290
Гл. 10. Взаимодействие между полями
такое обобщение, мы замечаем, что в распаде
К* —> е* + v + ло (ДS = 1)
пара (ev) связана с изменяющей странность парой. Эта пара не обязательно
должна быть (Кя), но может быть, например (рА), так как последняя пара
связана с (Кя) сильными взаимодействиями. Поскольку в таких не
сохраняющих странность распадах испускаются также и мюоны, то мы
нуждаемся и в связях типаpApv. Кроме того, поскольку гипероны в основном
распадаются без испускания лептонов, то представляется необходимой связь
Ферми вида рАрп. Тогда такой распад, как Л -> р -f- я-,
может
происходить следующим образом: Л -> п -f- р -f- р посредством|слабого
взаимодействия, а затем рфга—>- я" посредством сильного взаимодействия,
так что в результате мы имеем Л -> р -f- я'. Гелл-Манн [309]
(см. также статью Коста и Даллапорта [146]) выдвинул идею" преобразовать
треугольник Пуппи в тетраэдр (фиг. 7) путем добавления одной вершины и
обобщил таким образом идею универсального взаимодействия. Такая схема
способна качественно объяснить все известные распады. Нелептонные распады
происходят из-за связи между /гр-верпшной (которая благодаря сильным
взаимодействиям эквивалентна я-вершине) ? и Ар-вершиной (которая
благодаря сильным взаимодействпям эквивалентна АГ-всрптине).
Фейнман и Гелл-Манн [256] заметили, что взаимодействия Ферми приобретают
более простой вид, если предположить, что они по своей природе являются
взаимодействием тока Jt с самим собой, т. е. имеют вид /*/,, где
Jt = G(vOie + vOi\i + pOin)+X (10.118)
(X—-часть тока, отвечающего изменению странности на единицу).
Чтобы установить точный вид взаимодействия Ферми, мы вкратце рассмотрим
теперь описание распадов частиц со странностью 0 и, в частности, ядерного
p-распада. Наиболее общее локальное лоренц-инвариант-ное
четырехфермионное взаимодействие имеет вид
5
#1 = % Gi(pOln)(eOiv) + э. с., (10.119)
г=1
где
Gl = Gs 0t = 1 (скаляр), (10.120а)
Gi = Gp 02= Y 5 (псевдоскаляр), (10.1206)
03 = 0у 0з = Ун (вектор), (10.120в)
Gik — Ga 04 = iYnY5 (псевдовектор), (10.120г)
G5 = ^Gt 05 ~ (тензор). (10.120д)
§ 6. Слабые взаимодействия
291
Вопрос о том, какая из линейных комбинаций правильна, должен быть решен
экспериментально. Разрешение этой загадки составило блестящую главу в
истории физики. Довольно странно, что хотя уже в начале 30-х годов было
