mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 53
Текст из файла (страница 53)
1114.1) Детальное изучение аналогичных случаев, особенно надежное в эмульсионных камерах большого объема, в которых укладываются пробеги всех трех х-мезонов, показало, что во всех случаях начальные участки спедов я+-мезонов компланарны, суммарный импульс х-мезонов равен нулю и энергия Д, освобождающаяся при распаде, одна и та же. Это означает, что распад первичной частицы происходит только на три заряженные частицы н никаких дополнительных нейтральных частиц при распаде не образуется. В связи с этим одно время т-мезон часто называли К.з-мезоном, подчеркивая в обозначении схему его распада н знак электрического заряда. По измеренному значению Д = 75+ 0,2 МэВ и известному значению масс х-мезонов была подсчитана масса .
т-мезона, которая оказалась равной т,=Зги,+Д=9ббт,. Во всех зарегистрированных до снх пор в эмульсии случаях распада т-мезона последнему приписывается по.пожительный знак заряда. В отличие от явлений, зарегистрированных в эмульснонной камере, которые интерпретируются как распад т+-мезона после его остановки, в камере Вильсона были зафиксированы случаи распада т-мезонов на лету. В этом случае кроме т+-распадов были обнаружены также и распады т -мезонов. Анализ результатов, полученных в камере Вильсона, позволил получить предварительную оценку времени жизни т-мезона: т,ж10 а с.
0~-Мезон. При исследовании космических лучей с помощью камеры Вильсона, помещенной в магнитном поле, в 1951 г. были обнаружены так называемые 1'-частнцы, т. е. вилки, Глони ХХ. Странпые чигтицы состоящие из следов двух заряженных частиц, исходящих из одной и той же точки (рис. 439). Вилки такого типа можно интерпретировать как двухлучевые звезды, вызванные нейтральными частицами, например нейтронами, или как результат распада нейтральной частицы на две заряженные вторичные частицы. Различить оба возможных случая можно по выделяющейся энергии Д, которая при распаде нейтральной частицы на две заряженные должна Рис. 439 быть строго определенной.
В результате анализа множества 1'-вилок было доказано существование двух типов нейтральных нестабильных частиц: 1'Я, и Г92 распад которых на две заряженные частицы сопровождается выделением энергии Д~-37 и Д2=220 МэВ соответственно. Относительно частицы Ре мы будем говорить подробно в 9 115, что же касается частицы Рея, названной О~-мезоном, то оказалось, что она распадается на два я-мезона: О' я" — я-, 0=220 Мэв. (114.2) В соответствии с этой схемой распада 8'-частицу назвали К22-мезоном.
Значение массы О -мезона определяется как ту=2тя+Дж965те. Время жизни 89-частицы определялось по времени пролета медленной О~-частицы от места ее предполагаемого рождения (звезда, лежащая в плоскости вилки на некотором расстоянии от ее вершины) до места распада. Оно оказалось равным т„,ж10 '~ с. Здесь приведены лишь самые предварительные сведения о нейтральных К-мезонах.
В З 116 и 118 мы остановимся на этом вопросе подробнее. х-Меэви и другие К-частицы. В 1951 г. при исследовании мюонов, образующихся при (я — р)-распаде, были обнаружены два случая, напоминающие (я — р)-распад, в которых, однако, следы мюонов были значительно длиннее 600 мкм и различны по длине. Измерение массы первичной частицы, названной х-мезоном, дало значение т,ж1000т, а различная длина пробега была объяснена трехчастичной схемой распада: х- 0+2 н.ч., где н. ч.
нейтральная частица. Впоследствии в результате изучения достаточно большого числа случаев (х — р)-распада было установлено, что этот распад происходит по схеме х~-+р++яе+ч, Я=250 МэВ (К;,з-мезон), 1 !14. К-мезооы так что масса х+-мезона равна (966+1)т,. В ходе дальнейших исследований космических лучей и пучков, выведенных из ускорителей, были обнаружены частицы со сходными схемами распада (одинаковые Д), но различными знаками заряда: о-,ле+л +ло Д 75 МэВ (Коз)' (1144) 2) О+-+ля+хо, Д=220 МэВ (К„*,); (114.5) 3) хо-+р'-+ло+ч; Я=250 МэВ (К'„'о).
(114.6) Массы всех этих частиц оказались равными (965 — 970)т„ Р в мена жизни для К--мезонов — порядка ! 0 о с, а для -мезонов — примерно 10 'о с. 3. (Π— т)-ПРОБЛЕМА Из предыдущего видно, что имеется много случаев распада настабильных частиц с близкими массами и временами жизни. Естественно было предположить, что они являются различными схемами распада одной и той же частицы. Однако такому заключению противоречит существенное различие в свойствах О- и т-частиц, которые имеют противоположную четность, В самом деле, в соответствии со схемой распада О~-частицы на два л-мезона и в предположении, что в процессе распада выполняется закон сохранения четности, получим для четности О -частицы Ро =Р, Р;(-1)~=(-1)(-1)( — 1)'=(-1)'.
(! 14,7) Так как спин О'-частицы хо.=х„+х„.+1=1, то Ро'=( 1) ' ° (114.8) Отсюда следует, что О~-мезон может иметь следующую серию значений спина и четности: 0+, 1, 2+, ... из которых наиболее вероятным является 0+. Аналогично можно получить допустимые значения спина и четности т-мезона, если для удобства рассуждений разбить систему трех л-мезонов на л -мезон и двухпионную систему '), л++л~), состоящую из двух тождественных л+-мезонов рис.
440): т+-~л +(л +л ). Тогда спин т'-мезона я,- = а„+1+1=1+1= 1.+ 1, (! 14.9) Гдова ХХ. Странные частицы где я„— спин я -мезона; 1=я„-+я„-+Ь-— полный момент (и'+я))-системы; я„—— спин и+-мезона; Ь вЂ” орбитальный момент и -мезонов в их с. ц. и, (напомним, что я =0); 1 — орбитальный момент я -мезона в относительно я я~-системы. Соответственно четность т'-мезона Р,=Р(я++и')Р, ( — 1)'"= Рис. 440 Рд,( — 1)ьР„( — 1)ь=Рз( — 1)с"=-( — 1)""" (114.10) (так как Р,, =Р„= — 1).
Из характера углового и энергетического распределений я-мезонов от т+-распада следует, что наиболее вероятным значением спина т -мезона является я,- =О. Но согласно (114.9) я, =Ь+1, поэтому из я,* —— 0 следует Ь=1, т. е. число 1+1=21 должно быть четным и Р,. =( — 1) з"+ ' = — 1. (114.11) Итак, т'-мезон имеет спин и четность О, а 0~-мезон — спин и четиость О, хотя обе эти частицы имеют равные массы и времена жизни (различие в массе т"- и 0 -мезонов составляло 0,1%).
Возникшую трудность, которую назвали (Π— т)-проблемой, пытались разрешить разными способами. Однако к успеху привел только наиболее радикальный из них — предположение о нарушении закона сохранения четности в К-распаде, высказанное в 1956 г.
Ли и Янгом. 4. НЕСОХРАНЕНИЕ Р-ЧЕТНОСТИ В К-РАСПАДЕ Закон сохранения пространственной четности претерпел весьма любопытную эволюцию. Открытый еще на заре становления квантовой механики для зеркально-симметричных процессов, он стал успешно применяться при классификации уровней атомов и ядер, для получения правил отбора в электромагнитных процессах и ядерных реакциях (см. 4 6) и даже (ошибочно, как потом выяснилось) прн построении первой теории ()-распада, т.
е. для интерпретации процесса слабого взаимодействия. И вот от этого, казалось бы, универсального закона сохранения надо было отказаться для решения (Π— т)- проблемы. Схема рассуждений Ли и Янга была такова. Поскольку т - и 0+-мезоны имеют одинаковые массы, времена жизни ,~' l /4. К-.иезояю 2б9 „ц'+ ~„(гг,г ~.) гг++ гг'~гбг и) гг+ гг-+гг+Г'ли) к Р гг + бг (Ч В 4) ~ +~ +~~ ~йг~~) гг'+ж'+гг'"(б, т.) Масса и время жизни К-мезона соответственно равны т к - —— (966,041 + 0,01 8) гл „.; т „- = (1,2371 + 0,0028) .
10 " с. (114.12) (114.13) Распадныс свойства К -мезонов изучены хуже (из-за большой вероятности захвата), однако в соответствии с СРТ- теоремой (см. 5 103, п. 3) можно считать, что они имеют такие же массу, время жизни и спин, как и К -мезоны и зарядово-сопряженные схемы распада. Экспериментально известно, что тк =афпг и т„=т„с точностью не хуже 99,9%. Полезно отметить, что нарушение закона сохранения четности в распаде К-мезонов не мешает им иметь определейиую внутреннюю четность. Здесь дело обсэ оиг так же, как в случае и спины, они должны быть тождественны друг другу и по всем остальным параметрам, в том числе и по значению внутренней четности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
