Теоретическая физика 20 века - Смородинский Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
нуклонных данных важным критерием являлась устойчивость тяжелых ядер
("насыщение" ядерных сил). Наиболее предпочтительной казалась сначала
векторная теория, но она столкнулась с серьезной трудностью, когда стал
известен знак "тензорных сил" (из эксперимента Раби и его сотрудников по
измерению электрического квадрупольного момента дейтрона), и в начале 40-
х годов все большее внимание стало уделяться псевдоскалярной теории.
Сингулярные члены (-г"3) в стационарном тензорном взаимодействии можно
устранить, вводя наряду с псевдоскалярным взаимодействием примесь
векторного (см. [96, 97]; о попытках привести такую теорию в согласие с
экспериментом рассказано в разделе 1 обзора [98]).
Другой вызывавший оживленное обсуждение вопрос относился к аномальному
магнитному моменту протона и нейтрона, который приписывался "мезонному
облаку". Аналогичная идея высказывалась еще Виком [99] применительно к
теории (3-поля, но более сильное взаимодействие нуклон - мезон, казалось,
давало больше шансов на успех, хотя и было связано с произвольным
обрезанием. Этой надежде не суждено было оправдаться - вопрос об
аномальном магнитном моменте и другие аналогичные вопросы и поныне
остаются нерешенными.
Квантовая теория полей (до 1947 г,)
87
Большая интенсивность ядерных сил вскоре вызвала сильное желание
избавиться от теории возмущений и других методов, характерных для слабых
взаимодействий. Квантово-электродинамический метод Блоха - Нордсика, хотя
и правильно ориентировал, тем не менее не мог быть перенесен на мезон-
нуклон-ное взаимодействие вследствие характерной зависимости последнего
от спина и (или) изотопического спина (см., например, работу Штюкельберга
[100]). Если, однако, параметр связи g настолько велик, что возможно
разложение по обратным степеням g, то мезонное поле разделяется на поле,
связанное с нуклоном (стационарным и конечным), и свободное поле, которое
в высших приближениях рассеивается на составном нуклоне. "Теория сильной
связи" была впервые разработана Вентце-лем [102] для простейшего
нетривиального случая - скалярного поля Юкавы. Самым интересным
результатом оказалось предсказание "нуклонных изобар", т. е. возбужденных
состояний составного нуклона с зарядом Z и энергией возбуждения,
пропорциональной Z(Z - 1 )/g2. (Значение коэффициента пропорциональности
впоследствии было уточнено Вентцелем [101]; см. также работу Оппенгеймера
и Швингера [103].) Чтобы перенести эти результаты на псевдоскалярное и
векторное поля, теорию нужно было обобщить, введя связанные р-состояния
системы мезон-нуклон вместо 5-состояний; в нейтральной псевдоскалярной
теории возможны три p-состояния, а в зарядовосимметричной - девять р-
состояний [104, 105]. В зарядовосимметричной псевдоскалярной теории (а
также в некоторых векторных и смешанных теориях [106, 107]) энергия
изобара сходна с энергией вращения симметричного волчка и ее значения
пропорциональны /(/ + 1), где (полуцелое) / имеет смысл как спина, так и
изотопического спина изобарного состояния; при данном / возможны (2/ + 1)
ориентация спина и (2/ + 1) зарядовое состояние (Z = - / + /4, . . . -, /
+ /4). Основные состояния с / = % следует отождествить с обычными
нейтронным и протонным состояниями, тогда как первые возбужденные
состояния / = 3/2 обладают в точности такими же свойствами, как хорошо
известные ныне резонансные р (3/2, 3/2)-состояния, наблюдаемые при
рассеянии я-мезонов на нуклонах, и энергия возбуждения которых составляет
около 300 Мэе [108]. Забавно было обнаружить эту же величину в работе
Вилларса 1946 г. [109], в которой анализировалось влияние примеси
изобарных состояний на систему протон - нейтрон (в дейтронном состоянии и
при рассеянии в области малых энергий): для согласия
88
Г. Вентцелъ
теории сильного взаимодействия с экспериментом требовалось, чтобы энергия
возбуждения была не меньше по крайней мере 300 Мэе (неожиданно большое
значение!).
Подбирая параметры смешанной теории (в том числе параметр обрезания кс)
так, чтобы удовлетворить данным эксперимента, Паули и Кусака старались
получить очень малое сечение мезон-нуклонного рассеяния при больших
энергиях в соответствии с результатами изучения космических лучей; этого
действительно можно добиться, выбрав кс достаточно большим [103]. В этом
отношении мы все были введены в заблуждение ошибочным сопоставлением
мезонов космических лучей с предсказанием Юкавы! По иронии судьбы,
кажущаяся слабость их взаимодействия с нуклонами являлась одним из
главных обоснований для работ по теории сильной связи и для других работ
того времени. Лишь очень редко высказывалось подозрение о существовании
нескольких типов мезонов (например, высказывание Сакаты и Таникавы,
приведенное в работе Томонаги 1942 г. [110]).
Поскольку считалось, что энергия возбуждения изобар порядка 50 Мэе или
даже меньше, то приходилось ставить вопрос, не приводят ли высшие
изобарные состояния в тяжелых ядрах к ликвидации насыщения ядерных сил.
