mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 37
Текст из файла (страница 37)
е Прн всех своих достоинствах искровые камеры описанного выше.типа не свободны от одного сушественного недостатка: развитие разряда в них происходит а направлении электрического поля Е. В связи с этим хорошие треки получаются только для частиц, двннупшхся под малыми угламн 0 к Е, Этот недостаток был преодолен в камерах двух тяпов, разработанных в СССР. В 1963 — 1984 гг.
А. И. Алиханян с сотрудниками разработал искровую камеру с очень большим (десятки сантиметров) мензлектродным променутком, которая детектирует частицы, двинуцшеся под угламн 0 до 40 — 50'. В те ахе годы в группах Б: А, Долгошеина н Г. Е. Чнкованн была разработана стримерная камера, разряд в которой обрывается на стадии стрнмера (искровой канал озсутствует).
Благодаря этому стрнмерная камера не имеет ограниченна по углу 0. Обе камеры работают в магнитном поле н позволяют измерять импульсы с максимальными значениями до ЯВ ГэВ/е. Глава ХрШ. Пемнппы 184 Всего было зарегистрировано (за 350-часовое облучение) около 60 событий, которые оказалось возможным приписать реакциям образования мюонов по схемам ч„+и- р +р; ча+р- р++л. (105.10) Специальный анализ структуры искровых цепочек показал, что они не могли быть вызваны электронами (позитронами)«, т. е. подтвердил невозможность процессов ч»+лв«е +,р и ч»+ф+«е++и. (105.11) Таким образом, в опыте было доказано, что мюонные нейтрино и антинейтрино отличаются от электронных нейтрино и антинейтрино характером взаимодействия с нуклонами.
Позднее результаты описанного опыта были подтверждены в экспериментах, выполненных с 45-тонной искровой и 500- литровой фреоновой камерами. В этих опытах были изучены события, вызванные ч„(без примеси ч„), и было показано, что они приводят только к образованию отрицательных мюонов по схеме (105.8) и не приводят к образованию положительных по схеме ч»+р++р "+ л. (105.12) Из этого следует, что ч«Фч„, 3, ОБОБЩЕНИЕ ПОНЯТИЯ ЛЕПТОННОГО ЗАРЯДА.
ЭЛЕКТРОННЫЙ И МЮОННЫЙ ЛЕПТОННЫЕ ЗАРЯДЫ Доказательство того, что ч»Фч., чвРч. и чв+ч», подтверждает справедливость всех гийотетических схем распада, перечисленных в п. 1, а также позволяет написать правильные схемы распада мюонов: р«- е++ч,+ч„; 1т -+е +ч,+и„. (105.13) Восемь частиц (е, е+, ч„ч„1т, р+, ч„и 0 ), участвующих в процессах (105.1) — (105.5), (105.8) — (105.10), ($05.13), называются лептонами*'. Четыре из них (е, е+, ч, и ч,) называются электронными лептонами, а четыре (р, р+, ч» и ч«) — мюонными лептонами. «релатнвистские электроны (позитроны) долины давать электрон.фотанные ливни, которые образуют разветвленные цепочки искр. ** «Лептой» в переводе с греческого означает «мелкий», «легкий». Однако зто название сохранено дпл всех частиц со свойствами лептонов независимо от их массы.
В частности, когда в 197з г. была открыта т-частица с массой вп,ы 1780 Мэв, свойства которой аналогичны свойствам электрона н мюона, то ее назвали т-лептоном. О свойствах т'- и т -лептопов н о возможном существовании соответствующих нейтрино 1«,) п антинейтрппо (ч,1 см. $ 107. З 105. Мнннтми нейтрино и антннейтринн Если внимательно проанализировать все приведенные выше и любые другие известные примеры процессов, протекающих с участием лепт онов, то можно обнаружить следующие интересные закономерности. 1. В одном и том же процессе принимает участие только четное количество лептонов (обычно два или четыре). 2. Обе частицы каждой пары относятся к одной и той же лептонной группе (оба — электронные нли оба — мюонные лептоны).
3. Не всякая комбинация частиц из данной лептонной группы образует пару. Действительно, во всех трех рассмотренных выше процессах ~3-распада (105.!), (105.2) и (105.3) участвуют по два электронных лептона, причем именно в таких сочетаниях, как написано в схемах (е с й„е+ с ч, и е с ч, соответственно). Наоборот, в процессах (я — р)-распада, изображаемых схемами (105.4) и (105.5), участвуют по два мюонных лептона (р' с ч„и р с йн), И снова здесь нельзя заменять ии на йи.
Наконец, в процессах (105.13), описывающих р+- и р -распадй, в которых участвуют все четыре частицы нейтринного типа, ни у одной из ннх нельзя менять ничего (ни индекс внизу, нн тильду наверху). Еще раз обращаем внимание читателя на то, что все эти закономерности, какими бы формальными они нн казались на первый взгляд, доказаны экспериментально. Существует очень удобный и простой для запоминания способ описания этих закономерностей, основанный на обобщении понятия электронного лептонного заряда Ь„ введенного в 8 18, и. 4 и дополнительно рассмотренного в ~ 103, п.
1 для электронных лептонов. Его значения для е , е , ц, и 0., а также некоторых других частиц приведены в левой части табл. 40. По аналогии с Е., введем для мюонных лептонов мюонный лептонный заряд ьн, значения которого для р , р', цн и 0„, а также некоторых других частиц, включая электронные лептоиы, приведены в правой части таблицы. Таблица 40 Глава Х'гуИ. Певгневы 186 Т огда легко видеть, что все приведенные выше примеры удовлетворяют законам сохранения обоих лептонных зарядов Ев и Е„(суммарный лептонный заряд левой части реакции равен суммарному лептонному заряду правой части). Например, при распаде р+-мюона по схеме (105,13) суммарный электронный лептонный заряд левой и правой частей схемы равен нулю, а суммарный мюонный лептонный заряд обеих частей равен — 1. В дальнейгпем мы познакомимся с многими новыми лептонными процессами, существующими в природе, и всякий раз будем убеждаться в том, что они подчиняются законам сохранения лептонных зарядов.
И наоборот, процессы, запрещенные законами сохранения лептонных зарядов, в природе не встречаютсяа. В качестве примеров можно привести отсутствие в природе двойного безнейтринного б-распада 2п-+2р+2е; Е.:0~0+2, (105.14) положительный результат опыта Коуэна и Рейнеса, отрицательный — опыт Девиса (см. 8 18, и.
4 и 5) и отсутствие в природе распада положительного мюона по схеме р+- е++е" +е (105.15) Е„: — 1ФО+О+О; Е,:О+- — 1 — 1+1. Экспериментальные поиски распада (105.15) привели к следующей оценке относительной вероятности этого процесса: 10.10-зз (105 16) и -ле +ч,.+ив лгэзлв В 8 107 мы познакомимся с третьей разновидностью лептонного заряда Е„с помощью которого описываются взаимодействия тяжелых т"-лептонов и соответствующих им нейтрино (зг,) и антинейтрино (Р,).
Его свойства подобны свойствам Е и Ев Резюмируя, можно сказать, что свойства лептонного заряда аналогичны свойствам электрического и барнонного зарядов. Он аддитивен; заряд античастицы противоположен заряду часпщы; правила обращения с ним находятся в соответствии с алгеброй частиц и античастиц. Таким образом, всякая элементарная частица из числа рассмотренных до сих пор характеризуется тремя зарядами: барионным, электрическим н лептонным.
Первые два заряда * Мм не обсуждаем здесь проблему возможнога небольшого нарушения закона сохранения лептонного заряда (см. 1 ЮЗ, и. 2 н $ Ю8, и. 2). у 105. Мюонные нейгнрнно н ентинейтрило 187 сохраняются во всех процессах (сильных электромагнитных и слабых), третий — в слабых процессах лептонного типа (в остальных процессах он, вообще говоря, тоже сохраняется, так как для всех частиц — нелептонов — равен нулю). При операции зарядового сопряжения все три заряда изменяют знак на противоположный*.
4. МАССА И СПИРАЛЬНОСТЬ уи И 9„ Различие в свойствах ч„и и, требует раздельной экспериментальной оценки значений их масс. Напомним, что наилучшая оценка массы ц„полученная при рассмотрении р-распада легких ядер, составляет ле„<35 эВ'*, а в одном опыте было получено также и ограничение массы снизу: пе, >17 эВ (см. 8 18, п. 6). Оценка массы са была получена в результате рассмотрения (и — р)-распада.
Она гораздо грубее: пг„<0,25 МэВ. "Интересно отметить, что отличие не от ун (й. от 9„) не сказывается на значениях спиральности мюойных лептонов, которые были установлены ранее в предположении, что н,щч„ л Ребра (табл. 4!)*е*. В настоящее время значения спиральности мюонных лептонов можно обосновать следующим образом. Непосредственно в эксперименте была измерена спиральность отрицательного мюона от (и — р)-распада, которая оказалась равной +1, а также спиральность е и е', возникающих в ()г — е)-распаде, значения которых совпали с результатами измерений, выполненных для )3-распада (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
