Теоретическая физика 20 века - Смородинский Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
тензоров (Г). По аналогии с электродинамикой, Ферми выбрал тип V. С
первого взгляда кажется, что каждому из этих типов отвечает одна
постоянная. Однако для этого требуются особые условия: первое - закон
сохранения лептонного заряда, который будет разъяснен в следующем
параграфе,- пока подтверждается на опыте; второе - инвариантность при
пространственном отражении и неизменном электрическом заряде
("четность"). В § 5 мы увидим, что это условие неожиданно не
подтверждается. Поэтому наиболее общее выражение для "взаимодействия
Ферми" должно содержать десять произвольных постоянных, соответствующих
пяти типам. Однако в природе реализуется лишь один особый случай, так что
в конечном счете теоретически неопределенным остается только одно
отношение постоянных связи.
Для дальнейшего обсуждения мы заметим, что в нерелятивистском приближении
для нуклонов псевдоскалярный тип Р выпадает. Чтобы получить о нем какие-
нибудь сведения, необходимо рассмотреть "запрещенные" переходы, для
которых нерелятивистское приближение обращается в нуль, а мы
ограничиваемся здесь "разрешенными" переходами в |3-распаде и потому
будем опускать случай Р.
В соответствии с правилами отбора для полного момента ядер J разрешенные
переходы распадаются на два класса:
Д/ = 0; переходы Ферми (F),
S, V (Юа)
(переход 0->0 разрешен);
Д/ = 0, ±1; переходы Гамова -Теллера (GT),
Г, А (106)
(переход 0->0 запрещен).
Существуют как чистые переходы Ферми, так и переходы Гамова - Теллера,
однако в общем случае оба матричных элемента одновременно не равны нулю.
Фирц [27] первый получил важное следствие, что в общем случае в выражение
для распределения энергии в (3-спектре входит множитель вида (1 ± Ь-
те/Ее), а именно тогда, когда
К старой и новой истории нейтрино
399
переходы S, V или Т, А смешиваются друг с другом. Однако линейность
графика Кюри показывает, что эти "поправки Фир-ца" должны быть равны
нулю. Отсюда следует, что в случаях S и F, а также Т и А оба типа не
могут присутствовать одновременно1).
Штех и Иенсен [28] связали этот результат с формальным трансформационным
свойством плотности энергии взаимодействия, подтвердившимся впоследствии,
после открытия несохранения четности, в более общем виде. Чтобы
разъяснить это
Левый винт Правый винт
Фиг. 3. Относительное направление спина су и'им-пульса р для состояний
свободной частицы Дирака с нулевой массой, характеризуемых функциями \|?L
и
свойство, мы должны ввести квадратную четырехрядную матрицу у5. Такая
матрица имеет два собственных значения +1 и два собственных значения -1,
так что выражения
суть проекционные операторы. Буквы L и R соответственно означают "левое"
и "правое" и оправдываются тем, что соответствующие компоненты спиноров
= aLty\ = (12)
описывают состояния, у которых спин сг и импульс р (т. е. направление
движения) либо антипараллельны, либо параллельны.
Эти состояния будут вместе с тем точными стационарными состояниями
свободной частицы лишь в случае, если ее масса покоя, как для нейтрино,
равна нулю, а для электрона из-за наличия массового члена в уравнении
Дирака возникает взаимосвязь L- и ^-компонент. Тем не менее для
электронов
Ч Заключение справедливо в этой форме в том случае, если соблюдается
инвариантность при обращении времени, что, по-видимому, имеет место в
природе.
400
Вольфганг Паули
с энергией, большой по сравнению с массой покоя1), можно ввести
приближенное понятие L- и /?-состояний для свободных частиц.
Первоначальное "преобразование Штеха .- Иенсена" состоит в том, что
одновременно для электрона и для нейтрино L-kom-
поненты умножаются на +1, а /?-компоненты - на -1, т. е.
в соответствии с (It) и (12) оно эквивалентно
У' = у$. (13)
Пять типов взаимодействия при этом распадаются на два класса:
5, Г, Р (14а)
и
V, А; (146)
первый из них при рассматриваемом преобразовании умножается на -1, а
второй - на +1. Штех и Иенсен постулировали,
Фиг. 4. Время пролета атомов отдачи для С1 из реакции (15).
что при этом преобразовании общая плотность энергии взаимодействия
умножается либо на -1, либо на +1, т. е. перемешивания обоих классов не
происходит. Это гарантирует как исчезновение "членов Фирца", так и
совпадение с опытом.
В качестве еще одного примера теоретических заключений из линейности
графика Кюри можно упомянуть,что Кусака [29]
х) Мы применяем всюду естественные единицы h-c- 1.
if старой и новой истории нейтрино
401
исключил значение спина 3/2 для нейтрино и тем самым подтвердил принятое
Ферми для нейтрино значение спина 1/2.
Далее, независимо от более глубокой проблемы вида взаимодействия удалось
экспериментально доказать, что закон сохранения импульса при испускании
нейтрино выполняется. Особенно наглядным был опыт Родебака и Аллена [30],
в котором применялся АГ-захват Аг37.
Ar37 + е_-"С137 + v (АГ-захват). (15)
Отдачей оже-электронов можно пренебречь, так что импульс нейтрино
полностью измеряется отдачей атомов хлора. Экспериментально энергия
