Вихман Э. Квантовая физика (1185110), страница 91
Текст из файла (страница 91)
закона сохранения универсальны, так как выполняются во всех взаимодействиях. Известны другие св ф сф .ф Р~. ое Ъ чг законы сохранения, характерные для определенных типов взаимодействий. Примером является величина, называемая г«перзарчдо,и, которая сохраняется лишь в сильных и электромагнитных взаимодействиях. Каждому из адронов можно приписать определенное (целое) значение нового квантового числа (гиперзаряд), обладающего тем свойством, что во всех сильных и электромагнитных взаимодействиях полный гиперзаряд всегда сохраняется.
При слабых взаимодействиях гиперзаряд не сохраняется. На рис. 29А — 29ь) показано, как производится приписывание квантового числа гиперзаряда сильно взаимодействующим частицам. Рассмотрим некоторые примеры, которые покажут нам значение сохранения гиперзаряда.
Реакция р Кв +Аз <б> <+» <+ П <О> (29а) 36$ бч — — // е/ ье -л -/ // '/ гс /пешзг еампаеенпге егагпапенесееге - /геп/еа//е//паеенвоаеаегепееесееге. с.тепе 1е спаса 1 У РИС. 29А. ДяаГРаММа, ОПРЕДЕЛЯЮЩа Я ЗзРЯД И ГНПЕРэаРЯЛ ЧаетяЦ МЕЗОНИОГО ~Ктста, СПЕКТР васс которого приведен на рис. 97А. Гиперзаряд сохраняется во егек сальных н электромагнитных взаимодействиях.
Полный заряд сохраняется во всех взаимодействиях По осв ьбсцисо отложено часто испольауемое кнантовое число, иаэмваемое третьей коглпоиснтой изотопического спина. Эта величина <обозначаемая П> сохраняется во всех сильных и злектроыагнитнык взаимодействиях. Частицы мезонного октета оказывается возможным расположить а вершинах и в центре показанногО на диаграмме шестиугольника. такое расположение пг доказывается принципами симметрии, лежащими в основе теории восьмеричного пути.
В челиос. тн, теорвя предсиаэывает, что в центре днаграмкы должны быть дев часы цы, з;гьг юи случае пк н. и-меэоны. Все частицы *а диаграмме имеют нулевое баряопяое «к.то и спин, равный нули Рис. ЭВВ. Диагрямлга симметрии, следующая из теория госьмеричного пути, эля бзрпонного октета, в который аходат протон и иейтрон. Не следует забывать. ч~о гмине саоеств: входящих в октет частил, «ак гиперзаряд и заряд, определены зкслгричппэоаьке Онн среьрасно удовлетворяют предсказаниям. следующим из принципов симметрии восьмерично гг Ютн, Заметим, что этот октет имеет ту же структуру. что и мезоиный октет ва рп~.
"9Л Вг« ~ест~гцы октета имеют бзриониое число + < н спин, раенын ',', разрешена законом сохранения гиперзаряда. Она действительно происходит при столкновении отрицательных пионов достаточной энергии с протовамн и хорошо изучена. (Числа в скобках под символами частиц означают их гиперзаряд.) Реакция р „то! Ла !ю! , — з! !о! !б! (29Ь) запрещена законот! сохранения гиперзаряда.
Это означает, в частности. что в столкновениях отрицательных пионов с протонами Л-гиперон не тюжет возникнуть до тех пор, пока энергия пиона Ъ. ж.. ' С'с. ,,;7 — — — и — —— щив — — чз- и»- ~ »е Ъ г, Лг» Хг»е а э+ г»т + г -г бг »Х Тречьяеелеееенете изюпдеигуееИоге сеиде У =р, е -! — +-то — ' бз е/ 3равцг,гдл, »вяла изап~оаооеееега тони 1у Рис. 2ЭС. Лааграчма ся зметрвв, следуюззая яэ теории восьмеричного пути, для октета актпбариоиов, соответствующих бариокам, показав иым ьа рис. 22В, Дятигюстицы обозпачепы чертой оад символом частицы.
Все частицы охтета имею барков все число — 1 и сипи, равный з/ . Зп яи заряда и г юсрэа ряда а~ ти зстппы противопо..ожяы соответствующим зиакаи час. тицы Рис. 2ЭО. Дпаграммз симыстрки, следующая иа теории восьперпчиога гутк. для бариоппозо декаплгзз, к которому пряг|здлежкт гюлщоол чаггь пиоп-иукпояиых резонансов. Показаио, каким образов различны з частицам дскаплста ярипвсывается определсивый заряд. Массы эюгх частиц приаедеьы па рис. 27О не станет достаточно большой, чтобы вместе с Л-частицей возникла К-частица в соответствии с реакиией (29а). До сих пор реакция (29Ь) никогда не наблюдалась. Реакция и -!- )2. Л', р ! г! г; !! <о! (: г! (29с) также" запрещена законом сохранения гиперзаряда и никогда не наблюдалась иа опыте.
Одна из схем распада Л-частицы имеет вид Ло - и 1-,Р; (290)! !б! !б! нри этом распаде пшерзаряд пе сохраняется. Время жизни Л-частицы (порядка 10 " с) очень велико в ядерной шкале времени. Законы сохранения барионпого 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. 39. На рис.
29А — 29Т) отражены экспериментально наблюдаемые свойства частиц; оии кажутся весьма удивительнычп. Трудно сомневаться в том, что мы наблюдаем здесь проявление некоторой скрытой от нас симметрии природы. Такое же впечатление производйт и схема уровней на рис. 271Э, 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 заиечательнымп симметриями и закономерностяъш, обнаруженными на опыте. Существует, рл 'Ъ ,.
~ эх озэ ссг — У В --У !регггла угелгпаггента агагггажгиггескага ааггаа тг Рис, аз А. Если кю тки дгистю тельно супгегтвуют для пят должн- быть справедлива показанная здесь дню рамиз симыгтрни Это следует вз грнпцкпов снымет рви восьмеричного пу тп Г, спгцы триплста должьы иметь барноиьое число-';-',„н спин, равныя 'гз Заметьте.
что дес ю ° тицы имеют электра г:ю кй заряд — зг ..з заряд грстьен частицы е'гэ Соответстауюггг|ггт трнплет агппквзрьов нмсет Лнагрзмму г.имметрпп. которую ыожно гголуюпь нз этой от. рзжением поотноюе1:ию кт.явив пулевого лс~гтричесьгго аряда а риоявоечнслонля анти- КВЗРКОВ РаВНΠ— Чг Мстсэ Ь1 П . ОКтста, ПсказзПСГ, НЗ РПС йЭА, Мптэт ПРЕДСтаяпятЬ СОбОй свн- ос сос е кв.,р с . тг ь. р,. Гзрьоны аз октета на рис таа мокнут быть свя эанными состо, г и ч ьг*.рьоя, Если теор кэ„р~ ов тзть как.то связана с асйствитела постыл, то должна суп с"тспгэп, по крайне» ь|сре одна,тью пылая чжтнца с дробным эа рядом.
До сиз пор, несмотря пе погв поиски, тзьис ц,стпцы пе удалось обнаружить, и вполне вогйспкпо, .го ст ~ * г;игестьуст таиилз обра:-л. ицся о кыр:э: пока чисто уме ~ л.льпз однако, феиоменолопгчгяская теория (известная под названием «восьмеричного пути»), ог:нсывающая симметрии, изображаемые диаграммами, представленными на рис. 29Л вЂ” - 29ВЕ Эта теория позволяет найти все воааюрпнье диаграммы симлгетрпи н предсказать некоторые свойства частиц, образукяцпх диаграмму.
Замечательным успехом теории «восьмеричного путиэ было экспериментальное подтверждение предсказания Мюрея Нелл-Манна о существовании частицы, обозначенной иа рис. 27Р и рпс. 29В символом Й и). 31. О рассмотренных нами элементарных частицах (к ним можно добавить некоторые другие) можно сказать, что все они «в э) Ваглгэ 1'. Е. еу п1. Обэегуа поп о1 а Нурегоп юг 1)г 51гапйемеээ М)ппэ Тцгее.— Рнуэ. Кеу.
1.ем., !964, у. 12, р. 204. (3аметпм, что у этой работы 33 автора)) 367 равной степени элементарны». Мы не находим среди них частиц, которые казались бы «составнымим Тем не менее некоторые физики предполагают, что существуют еще более элементарные образования. Гелл-Манн предположил, что мезоны и барионы являются сложнымн системами, образованными еще не открытыми частицами, которые он назвал кварками. Такую гипотезу нельзя считать безосновательной. Гелл-Манн заметил, что некоторые свойства мезонов н барионов н, в частности, принципы симметрии, управляющие взапмодействнями этих частиц, могут получить эстетически привлекательное объяснение, если кварки (и антнкварки) существуют.
Согласно идеям Гелл-Манна, заряд кварков должен быть равен ~е,3 и -~-2г 3 (е — элементарный заряд), и этим они сильно отличаются от всех известных частиц. Диаграмма симметрии кварков показана на рис. 31А. Все поиски кварков до сих пор пе 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 тако о состояния должна быть очень велика по сравнению с массой нуклона. Куклон должен быть, таким образом, очень сильно связанной системой, и в этом смысле он радикально отличался бы от друпь изве..тных нам связанных систем, а именно от атомов, молек'д .- даже ядер.
(Энергии связи всех этих систем малы по срав. нен >1о; массой системы.) Поэтому можно думать, что если когданибудь будет установлена составная природа нуклона, то он окажется состгопым совсем не в том смысле, в каком составной является, например, такая частица, как дейтрон.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
