mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Он характеризуется положительной С-четностью. Все л-мезоиы имеют отрицательную С-четность. Согласно мезонной теории ядерных снл л-мезоны являются квантами ядерного взаимодействия. Они вносят основной вклад в передачу сильного взаимодействия между нуклонами и другими адронами на относительно больших расстояниях (г<е Х„"= 81(л<,г)=1,4 1О "см). Поскольку основным свойством ядерных сил является иэотопнческая иивариаитность (зарядовая независимость), кванты этих сил-- л-мезонь! — также обладают этим свойством.
Подобно тому как нуклоны образуют иэотопический дублет частиц с изослином тл= 112 и проекциями изоспика Тг +!12 и Т,".= — 112, л-метены образуют изотопический триплет частиц с изоспниом т=1 и проекциями изоспина Т<'=+1, Т, "= — 1 и Т< =О. е Подробнее см. Курении А. Б. и др., Мухин К. Н. и лр. Преприит ИЯИ АН СССР П-0484, М. 1986. у ПЗ. Краткое заключеыые к гл. Х(Х 261 Изосппн Т сохраняется в сильных взаимодействиях, а его проекция Тг — в сильном н электромагнитном взаимодействиях.
Для сильных и электромагнитных взаимодействий, протекающих с участием к-мезонов н нуклонов, выполняется соотношение г = Тг -ь В/2. Иэотопнческая инварнантность пион-нуклонных взаимодействий позволила предсказать правила отбора для реакций, идущих с участием я-мезонов, связь между сечениями рождения пионов в нуклон-нуклонных соударепнях н соотношения между сечениями (к — Л)-рассеяний. В связи с ядерной активностью к-мезонов они в большом количестве рождаютсв в нуклон-нуклонпых соударениях прн знергнн падающих нуклонов Ткж200 МэВ. Особенно большие интенсивности пионпых пУчков полУчают на снльноточных протонных ускорителях (так называемых мсзонных фабриках).
Прп достаточно высоких энергиях в пнон-нуклонных п нуклон-нуклочных соудареинях может рождаться несколько пионов (множественное рожденне). Прп этом пары н тройки образующихся пионов при некоторых определенных энергиях (в своей системе центра инерции) проявляют все свойства «самостоятельных» элементарных частиц. Им можно приписать определенные значения ! ы = — „/5.::"гТ:Р, х с квантовых чисел. В кинематике рождения они также ведут себя как обычные элементарные частицы с определенными импульсом н энергией.
Единственное оттичне этих частиц от обычных — их малое время жизни (тш10 ээ с). В связи с этим такне частицы образуют класс нестабильных частиц — резонансов, распадающихся по снльному взаимодействию за ядерное время, Резонансы характеризуются очень большой шириной Г ! 00 МэВ.
Примером дппионного резонанса является р-резонанс с массой т,ж770 МэВ и квантовыми числами Уе.=.1, То=!', Сп=+1, а трехпнонного — ю-резонанс с массой т„ж782 МзВ и квантовымп числами 1', О, С= — 1. Резонансы образуются и прн других сочетаниях частиц, например пиона с нуклоном. Наиболее известен нз них барнонный А''-резонанс (Ь-нзобара) с т=1232 МэВ, Т=3,'2, 7=3Д, который за ядерное время распаластся по схеме Ь" ' — р+ я'. Как н обычные частицы, резонансы имеют античастицы, которые называются аптнрезопансамн. Поскольку к-метан является квантом сильного взаимодействия, должен с заметной вероятностью проявляться процесс типа рассеяння кванта на кванте, т.
е. (к — я)-рассеяпие. В связи с отсутствием встречных пнонных пучков сведения о (я — я)-рассеянип (сечении и фазе) получают исключительно косвенными методами-- из анализа процессов с образованием пионов в конечном состоянии. В последние голы широко обсуждается роль пионной фазы в гипотетических фазовых переходах ядерной материн в аномальное (по плотности ядерного вещества) состояние. с йааа ХХ. Странные частицы 262 Глава ХХ СТРАННЫЕ ЧАСТИЦЫ ~ 114. К-Мезоны 1.
ЗМУЛЬСИОННАЯ И ПУЗЫРЬКОВАЯ КАМЕРЫ Основным недостатком описанного выше 8 110, п. 1) варианта фотографического метода является малая толщина эмульсионного слоя в используемых фотопластинках: в нем могут полностью укладываться только длины пробегов частиц, летящих параллельно плоскости слоя. Очевидно, что для надежного детектирования заряженных частиц независимо от направления их полета желательно иметь эмульсионный блок примерно с одинаковыми размерами по всем осям.
Однако толщину эмульсионного слоя на фотопластинке увеличивать беспредельно нельзя, так как уже для толщины 1 — 2 мм возникают чрезвычайно большие трудности прн их проявлении и просмотре под микроскопом. В 1948 г. советским физиком В. В. Алперсом (а также несколько позднее независимо от него О'Деллом и др., Пауэллом, Лалом и др.
за рубежом) был разработан метод, получивший название эмульсионной камеры. Сущность этого метода заключается в том, что облучению подвергаются не фотопластинки, а толстые эмульсионные пачки, составленные из отдельных слоев фотографической эмульсии (без стекол), удобной для обработки и просмотра толщины (300 — 600 мкм). После облучения пачка разбирается на слои, каждый из которых проявляется и просматривается отдельно (рис. 438). В отличие от фотопластинки, где на большой длине могут быть просмотрены только горизонтальные следы, а все наклонные выходят за пределы эмульсионного слоя, в эмульснонной камере наклонные следы, выйдя из данного слоя, продолжаются в соседнем, загем в следующем и т. д., пока частица не остановится нли пе выйдет за пределы эмульсионной камеры. Для того чтобы )--- можно было быстро находить продол- Г--тс — — — жение следов в соседних эмульсионных слоях, на все слои перед разборкой эмульсиопной,камеры наносится (при помощи рентгеновских лучей нли опРис.
438 тическим методом) единая координатная у 114. К-мезины 263 прямоугольная сетка с расстояниями между линиями в несколько миллиметров. Таким образом, поиск продолжения следа в соседнем слое производится в определенном квадрате, расстояния от сторон которого могут быть измерены при помощи окулярной шкалы микроскопа. Если сопоставление следов в соседних слоях сделано правильно, то координаты конца следа в одном слое должны совпадать с координатами начала следа в соседнем. Метод эмульсионной камеры получил широкое распространение в 50-е годы. В 1954 г.
бомбейская группа физиков изготовила и обработала камеру размером 15х !5х 12 см и массой около 11 кг, состоящую из 200 эмульсионных слоев толщиной по 600 мкм каждый, а с 1955 г. используются эмульсионные камеры массой несколько десятков килограммов. Применение эмульсионных камер большого объема позволило обнаружить ряд интересных явлений, речь о которых будет идти ниже. Эмульсионная камера — один из видов так называемых трековых (или следовых) детекторов, в которых частицы оставляют следы.
Другим очень важным трековым детектором является изобретенная Глезером (1952 г.) пузырьковая камера. Принцип действия пузырьковой камеры сходен с принципом действия камеры Вильсона. Как известно, в камере Вильсона используется свойство пересыщенного пара конденсироваться в виде мельчайших капелек жидкости на пути прохождения заряженной частицы. В пузырьковой камере используется свойство перегретой жидкости образовывать на пути заряженной частицы пузырьки пара.
Глезер показал, что жидкость, приведенная в перегретое состояние !когда давление насыщенных паров над ее поверхностью больше гндростатнческого), вскипает не сразу, она может сохранить это состояние до нескольких десятков миллисекунд. Если в это время (называемое временем .чувствительности) через объем жидкости пролетит заряженная частица, то из-за местного перегрева жилкости, вызванного прямой передачей кинетической энергии от возникших на пути частицы ионов молекулам жидкости, образуются мельчайшие зародышсвые пузырьки пара, которые затем быстро разрастаются до видимых размеров. В этот момент рабочий объем камеры освещается импульсным источником света и фотографируется двумя или несколькими фотоаппаратами для получения пространственной картины зарегистрированного явления. Пузырьковая камера, так же как и камера Вильсона, используется с магнитным полем (постоянным или импульсным, Гяиа ХХ.
Странные частицы создаваемым на время чувствительности жидкости). Это дает возможность по направлению и кривизне следов частиц определять знак их электрического заряда и величину импульсов. Полученные снимки обрабатываются на специальных просмотровых н измерительных установках, снабженных устройствами для автоматической записи полученных данных, например на перфорированной ленте. Лента вводится в электронную вычислительную машину, которая по заданной программе обрабатывает явление.
На выходе машины получаются не только геометрические характеристики явления (пространственные координаты, углы между отдельными лучами, их длина и кривизна), но и его физические параметры (импульсы и энергии частиц). В более совершенных установках измерительное устройство непосредственно подсоединяется к ЭВМ по схеме оп Ипе. Пузырьковая камера объединяет достоинства фотоэмульсии и камеры Вильсона (большие объем и плотность рабочего вещества, магнитное поле, более короткий, чем у камеры Вильсона, рабочий цикл). Очень ценным свойством пузырьковой камеры является возможность использования в качестве рабочего вещества жидкостей с самыми разнообразными свойствами, например пропана, фреона, ксенона, водорода, гелия, Это позволяет изучать те или иные явления наиболее эффективно. Так, водородная пузырьковая камера очень удобна для изучения взаимодействия частиц с протонами.
Для этой же цели (хотя и с меньшими удобствами) может быть использована более простая в эксплуатации пропановая камера. Гелиевая камера используется для изучения взаимодействия частиц с ядрами гелия, которые очень удобны для анализа, так как у ~~Не как обычный, так и изотопический спин равны нулю; ксеноновая (благодаря малой радиационной длине ксенона)--для изучения электромагнитных процессов (например, распада и"-мезона на два 7-кванта с последующей конверсией их в электрон-позитронные пары).
Пузырьковые камеры наряду с эмульснонными камерами сыграли очень большую роль при изучении свойств новых частиц. В настоящее время метод пузырьковой камеры также остается одним из самых эффективных методов изучения свойств элементарных частиц, хотя в 60-е и особенно в 70-е годы очень интересные результаты были получены с помощью искровых камер (см. ч 105, и.
2) и с помогцью комбинированных методов (см. З!18, п. 4; Ч!25 и 126). 265 з П4. К-мезоны 2. ОТКРЫТИЕ К-МЕЗОНОВ т-Меюи. В 1949 г. при анализе фотопластинок, облученных на большой высоте космическими лучами, была обнаружена звезда, состоящая из четырех следов. Из характера изменения плотности'зерен и угла многократного рассеяния можно было установить, что один из следов принадлежит первичной частице, имеющей г = 1 и массу т ж 1000гл,. Остальные трн следа принадлежат вторичным частицам, образующимся в результате распада первичной частицы после ее остановки. Подробное изучение характера следов вторичных частиц показало, что эти частицы являются х-мезонами и что их импульсы компланарны н в сумме равны нулю. Поэтому схему распада первичной частицы, названной т-мезоном, запишем в виде тя - к*+я++к .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
