Квантовая физика - Вихман Э.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 29D. Диаграмма симметрии, следующая из теории восьмеричного пути, для бариопного декаплста, к которому принадлежит большая часть пион-нуклонных резонансов. Показано, каким образом различным частицам декаплста приписывается определенный заряд. Массы этих частиц приведены па рис. 27D
не станет достаточно большой, чтобы вместе с А-частицей возникла /(-частица в соответствии с реакцией (29а). До сих пор реакция (29Ь) никогда не наблюдалась. Реакция
п + р ^ А° + р /29 ч
(+1) (+i) (о) (+0
также';'запрещена законом сохранения гиперзаряда и никогда не наблюдалась на опыте.
Одна из схем распада А-частицы имеет вид
до+ р .
(0) (0) (+1)
нри этом распаде гиперзаряд не сохраняется. Время жизни А-частицы (порядка 10~J0 с) очень велико в ядерной шкале времени. Законы сохранения бариониого числа и гиперзаряда предохраняют ее от распада по всем другим каналам, за исключением тех, которые
366
осуществляются благодаря слабым взаимодействиям. В этом объяснение большого времени жизни Л-частицы.
30. На рис. 29А — 29D отражены экспериментально наблюдаемые свойства частиц; они кажутся весьма удивительными. Трудно сомневаться в том, что мы наблюдаем здесь проявление некоторой скрытой от нас симметрии природы. Такое же впечатление производит и схема уровней на рис. 27D, где одной из замечательных особенностей является неизменное расстояние между уровнями (эквидистантность).
В настоящее время мы обладаем лишь весьма ограниченным представлением о том, что скрывается за замечательными симметриями и закономерностями, обнаруженными на опыте. Существует,
Третья компонента изотопического спина /j
Рис. 31А. Если кварки действительно существуют, для них должна быть справедлива показанная здесь диаграмма симметрии. Это следует из принципов симметрии восьмеричного пути. Частицы триплета должны иметь барионное число +1/;, и спин, равный 1/2. Заметьте, что две частицы имеют электрический заряд —i/:., а заряд третьей частицы +V»- Соответствующий триплет антикварков имеет диаграмму симметрии, которую можно получить из этой отражением по отношению к линии пулевого электрического заряда. Барионное число для антикварков равно —V?.- Мезоны из октета, показаного на рис. 29А, могут представлять собой связанное состояние кварка к антикварка. Барноны из октета па рис. 29В могут^быть связанными состояниями трех кварков. Если теория кварков хоть как-то связана с действительностью, то должна существовать по крайней мере одна стабильная частица с дробным за* рядом. До сих пор» несмотря па многие поиски, такие частицы не удалось обнаружить, в Еполнс возможно, что их >;е существует. Таким образом, идея о кварках пока чисто
умозрительна
однако, феноменологическая теория (известная под названием «восьмеричного пути»), описывающая симметрии, изображаемые диаграммами, представленными на рис. 29А — 29D. Эта теория позволяет найти все возможные диаграммы симметрии и предсказать некоторые свойства частиц, образующих диаграмму. Замечательным успехом теории «Еосьмеричного пути» было экспериментальное подтверждение предсказания Мюрея Гелл-Манна о существовании частицы, обозначенной на рис. 27D и рис. 29D символом ?2 *).
31. О рассмотренных нами элементарных частицах (к ним можно добавить некоторые другие) можно сказать, что все они «в
*) Barnes V. Е¦ et at. Observation of a Hyperon with Strangeness Minus Three. Phys. Rev. Lett., 1964, v. 12, p. 204. (Заметим, что у этой работы 33 автора.)
367
равной степени элементарны». Мы не находим среди них частиц, которые казались бы «составными». Тем не менее некоторые физики предполагают, что существуют еще более элементарные образования.
Гелл-Манн предположил, что мезоны и барионы являются сложными системами, образованными еще не открытыми частицами, которые он назвал кварками. Такую гипотезу нельзя считать безосновательной. Гелл-Манн заметил, что некоторые свойства мезонов и барионов и, в частности, принципы симметрии, управляющие взаимодействиями этих частиц, могут получить эстетически привлекательное объяснение, если кварки (и антикварки) существуют. Согласно идеям Гелл-Манна, заряд кварков должен быть равен ±?/3 и ±2<?/3 (е — элементарный заряд), и этим они сильно отличаются от всех известных частиц. Диаграмма симметрии кварков показана на рис. 31А.
Зсе поиски кварков до сих пор не привели к положительному результату. Кварки должны быть значительно тяжелее нуклонов, в противном случае они были бы обнаружены в опытах на ускорителях. Можно поэтому думать, что если нуклон действительно является связанным состоянием (трех) кварков, то энергия связи такого состояния должна быть очень велика по сравнению с массой нуклона. Нуклон должен быть, таким образом, очень сильно связанной системой, и в этом смысле он радикально отличался бы от других известных нам связанных систем, а именно от атомов, молекул г. даже ядер. (Энергии связи всех этих систем малы по сравнению. с массой системы.) Поэтому можно думать, что если когда-нибудь будет установлена составная природа нуклона, то он окажется составным совсем не в том смысле, в каком составной является, например, такая частица, как дейтрон.
