mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Схема распада К<вен- Кл (ЛЯ=О). В качестве примеров странных резонансов барионного типа приведем Т. (1385) с Я= — 1 и Т(Тл) = 1 (3/2" ), который за ядерное время тяе10 "с распаляется по схеме Х~1385)-+Ля, Ея(ЛЯ=О) и Я(1530) с Я= — 2 н Т(1Р)т!/2(3/2 ), быстро распадающийся по схеме В(1530)- Бп (ЛЯ=О).
б. АНТИ ГИ П ЕРОН Ы Для всех гиперонов обнаружены античастицы, которые обо4начают~я той же буквой, но с тильдой наверху, например Л вЂ” Л, Е+ — Т., й -й' и т. п. В соответствии с СРТ-теоремой антигипероны имеют массу, спин и время жизни, одинаковые с соответствующими гиперонами.
Заряды антигиперонов (электрический, барионный, странный и др.) противоположны зарядам гиперонов, а схемы распадов — зарядово сопряжены (например, Л- р+я, а Л вЂ” р+я+ и т. п.). Подобно гиперонам антигипероны образуют изотопические мультиплеты с теми же значениями изоспнна, что и у соот- * Прн рождении снперонов они обычно полврнэуютсв перпендикулярно плоскости рождения. Поэтому в эксперименте наблюдается асимметрия продуктов распада гиперона относительно нормали к плоскости его рождения. у 116.
Снснмма»ника К-мазал»м и гнлеранае 285 ветствующих гиперонов: Тх = Т, = Тг»= Т„= О, Т= = Ти— - 1/2, Тк = Тв = 1. Проекции изоспинов антигиперонов Т! удовлетворяют тем же соотношениям (116.10), что и в случае гиперонов. Так, например, для анти-и-гнперонов„которые имеют В= — 1, 5=+2 и я=+1 и О, значения Т, равны +1/2 (для й») и — 1/2 (для йо).
Поскольку антигипероны имеют полуцелый спин, т. е. относятся к фермионам, их внутренняя четность противоположна внутренней четности гиперонов: РА 1е Р 1п (116.30) Реакции образования антигиперонов аналогичны реакциям образования антинуклонов: Лг+Л/- Л+Л+Ф+Ж, Т„„=7,! ГэВ. (116.31) Порог реакции образования антигиперонов существенно снижается при использовании в качестве первичных частиц антипротонов: р+р- Л+Л. Т„„„=0,775 ГэВ (116.32) и особенно сильно — при использовании встречных (р — р)- пучков: (р+р), -+Л+Л, Т„-=Т,=гп„— т,=0,177 ГэВ. (116.33) Первый случай образования антиламбда-гиперона Л был зарегистрирован в фотографической эмульсии при облучении ее и -мезонами с энергией 4,85 ГэВ. Наблюдался распад Л-частицы по схеме Л-+ р+ке (116.34) с образованием к+-мезона и антипротона, который, пройдя путь около 3 см, дал звезду аннигиляции (рис.
443, а). Рождение Л-гиперона происходит в реакции к +р Л+Л+л (на рисунке пути Л-гиперона и нейтрона не указаны, так как их направление не известно). При кинематическом анализе случая для массы антиламбда-гиперона и энергии реакции получили значения тхв2260т, и Д 35 МэВ (для Л-гиперона тлеп2183те и Я=37 МэВ).
Большие возможности для изучения свойств Л-частицы появились после того, как был сформирован пучок антипротонов. Под действием антипротонов образование Л-частиц идет по схеме (116.32), которая не требует высоких энергий*. * Разумеется, никакого энергетического выигрыша при этом не получается, так как высокая энергия нуина пля получения самих антипротонов. 286 Гяпаа ХХ. Странные частици В !960 г. в беркли 1США) в опыте с водородной пузырьковой камерой были зарегистрированы первые 11 случаев образования пар (Л-Л)-частиц под действием антипротонов с импульсом 1,61 ГэВ/с. Анализ схем распада Л-частнц для этих случаев дал возможность оценить воемя жизни Л'-гиперона, которое оказалось равным тх=(2,8 Ц) 1О '~ с, т. е.
в пределах погрешности совпадает с временем жизни Л-гиперона. В том же 1960 г. было опубликовано сообщение об обнаружении еще одного антигиперона — Й». Йе-частица была а) 2а7 6 11б. Г.'иете.иаиеииа К-леааиа и еииераиав ~яке е) зарегистрирована при облучении жидководородной пузырьковой камеры антипротонами: р+р ~ +Л. (116.35) На рис, 443, 6 изображена схема наблюдавшегося события. Здесь р — входящий антипротон; Л вЂ” ламбда-гиперон, распадающийся на к -мезон и протон р; Л вЂ” антиламбда-гиперон, образующийся при распаде чрезвычайно короткоживущего (!0 ' с), т. е.
имеющего неизмеримо малый пробег, антисигмануль-гиперона Й~ (Йе Л+у); р и к' — соответственно антипротон и к'-мезон, являющиеся продуктами распада Л. В начале 1960 г. в Советском Союзе в лаборатории В. И, Векслера (ОИЯИ, г. Дубна) с помощью прбпановой пузырьковой камеры был зарегистрирован первый случай рождения и распада заряженного анти-Х -гиперона Е+(кк =+1). Схема зарегистрированного события приведена на рис. 443, в.
Здесь 1 — первичный к -мезон с импульсом 8,3 ГэВ(с, который при взаимодействии с ядром углерода дает звезду О, состоящую из следов Х~, К -, к"- и л -частиц (соответственно следы 2, 6, 7 и !6) и ядра отдачи (! 7). 288 Глава ХХ. Странные чаетнчы Кроме того, в центр звезды смотрят своими вершинами (О' н О') вилки распада возникших в звезде Ка- и Ке-мезонов (следы 4, 5, 14 и 15). Х+-Частица идентифицировалась по заряду, по схеме распада Х+ -+ й+я' (116.36) в точке А (3 — след я+-мезона распада) и по аннигиляционной звезде в точке В (следы 8 — 13). Оценка массы и времени жизни Х'-частицы дала значения, близкие к соответствующим для Х -гнперона: те =(1182~14) МэВ; тт =(1,18+0,07).10 'а с, В 1962 г.
почти одновременно были зарегистрировйны два случая образования и распада анти-Е -гиперона Е . На рис. 443, г приведена схема одного из этих случаев. Й'-частица образовалась по схеме р+р — ' + (116.37) в водородной пузырьковой камере, облученной антипротонами с импульсом 3 ГэВ/с. Идентификация Й'-частицы была произведена по заряду и схемам рождения и распада. Полученное значение массы тя =(1321,2+2,4) МэВ совпадает с массой Е -гиперона. В 1963 г. в Брукхейвене с помощью водородной пузырьковой камеры, облученной антипротонами р с импульсом 3,69 ГэВ/с, был зарегистрирован случай образования Еа-гиперона в реакции р+р- Й~+Е +я+.
(116.38) Схема рождения и распада Йа-гнперона изображена на рис. 443, д. Идентификация следов была произведена при помощи нескольких независимых измерений геометрии события и кинематического расчета, а также дополнительно подтверждена оценкой нонизационных потерь по плотности.
пузырьков на следах. Полученное из расчета значение массы Еа-гиперона т .=(1329~19) МэВ в пределах погрешностей измерений согласуется с ожидавшимся значением: епябтеля.=(1314,7~1) МэВ. В 1971 г. было опубликовано сообщение об обнаружении последнего антнгиперона й+.
Анти- й -гиперон был обнаружен с помощью дейтерневой пузырьковой камеры, облученной К+-мезонами, в реакции К'+е/- а'+А+Л+р+я'+я . 3 г!7. Взаимодеастеие странник частиц с ядрами, нуняонами имезонами 289 Схема рождения и распада Й'-гиперона показана на рис. 443, е. Й+-гиперон образовался вместе с двумя Л-гиперонами, один из которых распадается по каналу Л- р+л, а другой — по каналу Л- и+ко (и потому не виден на схеме), Суммарная странность Й'-гиперона и двух Л-гиперонов равна странности К'-мезона. Таким образом, в процессе (116.39) выполняется закон сохранения странности.
Легко убедиться в том, что все остальные законы сохранения также выполняются. Й'-гиперон распадается на Л-гиперон и К+-мезон: Й+-+Л+К'. (116.40) Этот процесс сопровождается изменением странности на ЛЯ= — 1 и должен характеризоваться слйбым временем распада тп.-10 'ос. Оценка времени жизни Й'-гиперона, сделанная по его длине пробега, подтвердила это заключение: тп. =т„ 10 'о с. Масса Й+-гиперона была получена из кинематического расчета схемы его распада: Мп.=(!673,1~!) МэВ. Это значение в пределах погрешностей эксперимента совпадает с массой Й -гиперона Мо — — 1672,2+0,3 МэВ. Зарядовая сопряженность схемы распада Й+-гиперона с одной из схем распада Й -гиперона (Й вЂ” Л+К ) и совпадение времен жизни и масс обеих частиц лишний раз подтверждают, что Й -гнперои является античастицей по отношению к Й- ги перону.
Таким образом, в настоящее время обнаружены античастицы для всех известных гиперонов. ф 117. Взаимодействие странных частиц с ядрами, нуклонами и мезонами. Свойства гиперядер Существует несколько способов изучения взаимодействия странных частиц с обычными силь новзаимодействующими частицами и ядрами. Первый, наиболее прямой способ заключается в изучении взаимодействия пучков странных частиц с водородной или ядерной мишенью.
Этот способ широко применяется для изучения взаимодействия К~-мезонов, пучки которых имеются на современных ускорителях. Результаты, получаемые этим способом, аналогичны результатам изучения (я-Ф)-рассеяния !зависимость сечений от энергии К-мезонов и изоспина взаимодействующих частиц, выделение максимумов и сопостав- Гнева КК. Стриииые кистины Ф, мв ление их с известными резонансами (нестабильными чаяя стицами) ]. яя На рис. 444 приведена зави- симость полных сечений для яо К 'р- и К р-рассеяний в интер- 45 чРР вале энергий б — 250 ГэВ.
СечеРР ния для К+- и К -мезонов яе яе+ различны в области относительР Р но невысоких энергий (из-за Р большего числа открытых кана- ер лов для К Р-процесса) и сбли- 15 жаются в области высоких энер- Я тяевкяте тот тле тве гин причем для К+Р рассеяния Р„ к в|е при Т» >20 ГэВ наблюдается подъем сечения с энергией. Это Рие. 444 явление было впервые зарегисг- рнровано на Серпуховском ускорителе, в связи с чем оно получило название серпуховского эффекта. Сближение сечений К+р- и К р-рассеяния с ростом энергии подтверждает теорему Померанчука о равенстве сечений рассеяния частиц и античастиц при очень высоких энертияхв.
Время жизни гиперопов на два порядка меньше времени жизни К*-мезонов. Поэтому гиперонные пучки удалось создать только в 70-е годы, когда были построены ускорители на очень высокие энергии (около 400 ГэВ). Прн таких энергиях среднее пролетное расстояние гиперона составляет несколько метров (из-за достаточно большого у-фактора), что позволяет изучать взаимодействие гнперонов прямым методом. Кроме того, «прямое» изучение взаимодействия гиперонов можно проводить по тем редким событиям в водородной пузырьковой камере. в которых на одном и том же снимке видны процессы рождения, рассеяния и распада гиперона. Второй способ заключается в изучении свойств таких резонансов (т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
