mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Это удобство связано с эсуществованием простых правил отбора для странности в сильных, электромагнитных и слабых взаимодействиях, 4. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ СТРАННОСТИ а. Рождание и рассеяние странных частиц Обобщение принципа язотопической инвариантности на все процессы, связанные с образованием, рассеянием и поглощением странных частиц, и причисление этих процессов к группе сильных взаимодействий означает, что все они протекают с сохранением изотопического спина и его проекции, а также барионного и электрического зарядов. Так как все перечисленные величины, кроме изотопического спина„ сохраняются и в электромагнитных взаимодействиях, то из уравнения (116.9) следует закон сохранения странности для этих двух взаимодействий.
Странность изолированной системы сохраняется в сильных и электромагнитных взаимодействиях. Таким образом, все быстрые процессы с участием странных частиц, будь то процессы их образования или взаимодействия, должны идти при постоянной суммарной странности системы. В частности, из закона сохранения странности вытекают два важных следствия. 1) при взаимодействии обычных частиц (нуклонов и имезонов) невозможно образование в быстром процессе одиночной странной частицы, но возможно образование пары или большего числа частиц, для которых суммарная странность 5 равна нулю; 2) странная частица не может быстро распадаться на обычные частицы, Законом сохранения странности очень удобно пользоваться при описании процессов рождения, рассеяния и поглощения Странных частиц. 280 Глава ХХ.
Страниые частицы Для правильно записанного быстрого процесса суммарная странность слева и справа должна быть одинакова. При этом в качестве слагаемых для отдельных частиц надо брать найденные выше значения странности: Я и =О Кк =+1, Кк- = — 1 ~л= — 1, К , —= — 2; 1 ко ' ' ' ' -' (116.16) (странность античастицы отличается знаком). Приведем примеры, иллюстрирующие закон сохранения странности.
Возможны, например, такие процессы рождения странных частиц: я +р- Л+К, я +и — ~" +К +К я +р Х +К', и +р- К++К +и; (116.17) Л+К++ . К вЂ” + П вЂ” +К++Ко так как во всех этих процессах суммарная странность слева и справа одинакова и ЛЯ=О. Наоборот, процессы к++р+ Х++я+; я +и++К +К~+К я +р Л+к; я++р +К'+р; я +р++Е +К; и+и++ Л+Л; (1 16:18) р+и+~Л+Х+; я +р++К +р; р+и+ Л+р; и +р+ И +К++Ко запрещены законом сохранения странности, так как ЬЯФО. Очень наглядным примером, гюдтверждающйм закон сохранения странности, является сравнение двух симметричных процессов рождения К-мезона и Х-гиперона: я +р- К++к.; я +р+ К +Х+.
(116.19) Первый из этих процессов разрешен законом сохранения странности, а второй запрещен. Так как все гипероны имеют отрицательную странность, то К -мезон в реакциях обычного типа (т. е. при взаимодействии нуклонов и я-мезонов без образования антигиперонов) может возникнуть только в паре с К+- или Ко-мезоном. Сохранение странности определяет также характер протекания процессов взаимодействия странных частиц с веществом. Так, например, взаимодействие К'-мезонов с нуклонами ограничивается рассеянием и перезарядкой (опять-таки потому, что все гипероны имеют отрицательную странность): (К'+и, К'+р- К'+р; К'+ ~ о ' (116.2О) ~ Ко+ з !16.
Сиснмэиииика К-мезоное и гинероное 281 в то время как для К -мезонов кроме аналогичных процессов +" К +"1 К +р )ро ~К +р, 1КО+л возможны также процессы с образованием гиперонов, например по схемам* К +р-+Х +я~, К +р- Х++к . (11б.22) Все перечисленные процессы, иллюстрирующие закон сохранения странности, а также многие другие наблюдались экспериментально. До настоящего времени не было обнаружено ни одного экспериментального факта, свидетельствующего о нарушении этого закона сохранения в сильном или электромагнитном взаимодействии. б.
Распад странных частиц Рассмотрим теперь процессы распада странных частиц на обычные частицы. Так как в этих процессах странность меняется, то они не могут быть ни сильными, ни электромагнитными и относятся к группе слабых, медленно протекающих процессов. Легко видеть, что все случаи распада странных частиц на обычные характеризуются изменением странности на ~! и временем распада 1О 'о — 1О ' с. Р Гипероны не распадаются на обычные частицы, но за время 10 'о с распадаются на Л-гиперон н х-мезон, причем и в этом случае ЛЯ=1, Такое же значение ЛЯ=1 получается и для распада й -гиперона 15= — 3) на Я-гиперон (5= — 2) и я-мезон (5=0).
И снова время распада й -гиперона порядка 10 'о с. На рнс. 442, а, б изображены простейшие диаграммы распада Л- гиперона по схемам Л-+р+п; Л- и+ко. (116.23) Из рисунков видно, что в каждой диаграмме имеется по одной сильной вершине (черные кружки), которые образованы непрерывной барионной линией и ответвляющейся от нее к-мезонной линией. Каждая из них описывает быстрый процесс (т„в10 "с) и поэтому не влияет на вероятность медленного процесса распада Л-гиперона.
Кроме сильных в диаграммах имеется по одной слабой вершине сл четырехфермнонного типа, в которых странность ' Конечно, пуи достаточно высокой энергии гипероны могтт быть образованы и К -мезоними, нипрнмер по схеме К'+р Е'+К'+Ке. Но это трехчвстнчный процесс. /вини ХХ. Стриннвы цивтнцы 232 х вкв 1 вгв 'вгв /вт- 1 / вх+ хи «» / / в Рис.
442 изменяется на единицу (Ь3=1). Эти вершины характеризуются константой слабого взаимодействия, которая и определяет медленный (около !О 'и с) процесс распада Л-гиперона. Несколько сложнее выглядят диаграммы распада Х*-гиперонов по схемам в, — р+я; Š— п+я (116.24) Они получаются из рис. 442, а и б после «обрамления» их барионных линий виртуальными яз-мезонами. В качестве а Пб. Сиетематиаа К-мевонов и гине»онов 263 примера на рис. 442, в показана диаграмма распада Х+-гиперона по схеме Х+- р+яо. В этой диаграмме — три сильные вершины с ЛЯ=О, каждая из которых описывает быстрый (т аж10 з' с) процесс, не влияющий на вероятность распада Е -гиперона. Медленный процесс распада определяется единственной слабой вершиной сл с ЛЯ=!.
Одинаковый характер слабых вершин у диаграмм на рис. 442, а и в объясняет одинаковое время распада Л- и Х+-гиперонов. Аналогично строятся диаграммы для распада Я-гиперонов по схемам Б Л+п, Ба-+ Л+яа. (116.25) Но в этом случае «обрамление» барионной линии производится не я-, а К-мезонами (рис. 442, г). Заметим, что сильная вершина с К-мезоном ничем «не хуже» веригины с я-мезоном, так как в обоих случаях странность сохраняется (ЛЯ=О).
И те и другие вершины описывают быстрые (около 10 "с) процессы, не влияющие на вероятность распада гиперона. Таким образом, и в этом случае она определяется единственной слабой вершиной са, совпадающей с вершиной, изображенной на рис. 442, б. Поэтому время жизни Е-гиперона также порядка 10 'а с. В заключение приведем диаграммы распада К+-мезона по схеме К+-~ к++я++я (116.26) (рнс. 442, д) и (а -гиперона по схеме +~о+я- (116.27) (рис. 442, е). Первая из них имеет четыре, а вторая — даже пять сильных вершин. Но как и в предыдущих случаях, время распада определяется единственной слабой вершиной, в которой изменяется странность. Таким образом, все рассмотренные медленно идущие процессы распада странных частиц характеризуются изменением странности на Ло=+1 и временем распада т 1О 'а-10 'с.
В этой связи следует заметить, что распад Хо-гиперона по схеме Х'-+ Л+7, (11б.28) в которой ЛЯ=0, является электромагнитным прбцессом и должен происходить за время (тх.), аа10 'а с. Дйаграмма этого процесса (рис. 442, ж) имеет две сильные вершины и одну электромагнитную. К настоящему моменту экспериментальная оценка времени жизни Еа-гиперона дает (тх ),„.„=(7,4+0,7) 10 ~~ с. (116.29) ге4 Глава ХХ.
Странные частицы Анализ углового распределения продуктов распада поляризованных гиперонов показывает, что в этих процессах, так же как прн 13-распаде ядер и при распаде и-, )>- и К-мезонов, нарушается закон сохранения четности (наблюдается асимметрия вылета продуктов распада относительно направления спина гнперона)*. е. Странные резонансы Кроме странных квазнстабнльных частиц — К-мезонов и гиперонов, распадающихся относительно медленно (т=10 'о —:10 ' с за исключением Т~-гиперона, имеющего электромагнитный канал распада), существует большая группа нестабильных странных частиц — странных резонансов. Они, так же как К-мезоны и гипероны, образуют изотопические мультиплеты с определенными значениями странности, но в отличие от них распадаются по каналам сильного взаимодействия с сохранением странности и изотопического спина, т, е.
быстро (т 10 г' с). Примером странного резонанса мезонного типа является К<ива>-резонанс, который подобно К-мезонам встречается в виде двух изодублетов К<лег>-К;вава> с Ям+1 и К,асг>-К>авг> с 5= — 1. Квантовые числа К>ввг>-резонансов Т(! )=1/2(1 ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
