mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 58
Текст из файла (страница 58)
частиц, нестабильных относительно сильного взаимодействия), среди продуктов распада которых имеются странные частицы. Этот способ имеет две разновидности: выделение резонансов из кривых сечения взаимодействия К-мезонов и выделение резонансов в результате статистического анализа некоторых свойств элементарных актов взаимодействия с участием странных частиц. Второй способ одинаково пригоден как для гиперонов, так и для К-мезонов, причем он позволяет изучать взаимодействия странных часгнц не только с нуклона- * Сравните также кол сечения яяя рр и рр и яля я р и я'р.
е 1!7. Взаимадейстеие странник частиц с ядрами, нукланами и мезанами с91 ми и между собой, но и с я-мезонами (которые могут «входить в состав» резонанса). Общие принципы выделения резонансов из экспериментального материала были рассмотрены в э 112, п. 5. Третий способ изучения взаимодействия странных частиц с нуклонами и ядрами применим только к гиперонам.
Этот способ заключается в исследовании свойств гиперядер, т. е. атомных ядер, в состав которых входят гипероны. Мы рассмотрим этот способ в настоящем параграфе. Странные частицы, в том числе и Л-гипероны, участвуют в сильном взаимодействии, Если это взаимодействие ' при малых энергиях носит характер притяжения, то можно ожидать образования ядер, в состав которых входит Л-гиперон.
Такие ядра называются гиперядрами или гиперфрагментами (нестабильными ядерными осколкаМи). Первое гиперядро обнаружили в 1953 г, в фотоэмульсии польские ученые Даниш и Пневскнй. Схема наблюденного ими события изображена на рис. 445, а, Из точки А, в которой произошло взаимодействие быстрого протона р с ядром Ая или Вг (они входят в состав фотоэмульсий), наряду с обычными следами протонов и и-частиц выходит толстый, сужающийся к концу след гиперядра, обозначенный на рисунке буквами à — я. По параметрам этого следа удалось установить, что он принадлежит ядру бора (У= 5), которое из-за больших ионизационных потерь быстро тормозится и примерно через 10 "с останавливается в точке В.
После остановки ядро распадается на протон, сс-частицу и я-мезон с суммарной кинетической энергией Д>40 МэВ. Очевидно, что это явление нельзя интерпретировать как распад обычного ядра бора нз сильно возбужденного (И'>40 МэВ) состояния (такие распады должны происходить за ядерное время). Поэтому и было предположено, что зарегистрированное событие вызвано рождением и распадом ядра бора, в котором «место» одного нейтрона «занимает» Л-гиперон. Энергия распада Л-гиперона, связанного в ядре, передается продуктам распада гиперядра. Первый зарегистрированный случай рождения и распада гиперядра трудно обработать количественно из-за отсутствия баланса по заряду (по-вндимому, среди частиц распада Л-ядра есть очень медленные протоны, не оставившие следов в эмульсии). Неизвестна также доля энергии, которую могли унести нейтроны распада.
Позднее было обнаружено Л-ядро трития, распадающееся по схеме лзН-+ зНе+к (! 17.1) с выделением энергии Я=41,5 МэВ. Схема зарегистрированного события показана на рис. 445, б. След зН имеет достаточно 292 Плавя ХХ. Странные чагзиияы большую длину (13 мм), для того чтобы можно было определить заряд (У=1) и массу (!взх5500нз,) оставившей его частицы. Картина распада зН тоже очень характерна. я-Мезон надежно идентифицируется по звезде взаимодействия, а зНе — по характеру следа (л.=2). В другом удобном для анализа случае (рис. 445 в) было зарегистрировано Л-ядро „Не, которое 3 распадается на протон, сг-частицу и л -мезонв.
В настоящее время известно много различных гиперядер, для которых определены заряды У, время жизни т и подсчитаны значения энергии распада Д, массы М и энергии отделения Л-частицы от Л-ядра ял. Заряд У гиперядра определяется по ионизации, время жизни т — -сравнением с временем ионизационного торможения ядер, распадающихся на лету.
Оказалось, что т для разных гиперядер заключено в интервале !О "<т~!0 'о с. Энергия распада Д определяется по кинетической энергии частиц распада, которая подсчитывается по формулам пробег — энергия (см. 9 110, и. 1). Среднее значение энергии Д для распадов, с вылетом я -мезона, равно примерно 40 МэВ. Кроме мезонных распадов гиперядер было зарегистрировано также много случаев безмезонного распада, который наблюдается в основном для тяжелых ядер.
В этих случаях энергия распада гиперядра примерно на твсзвв!40 МэВ больше, чем при мезонных распадах. ' Обрагпасм внимание читателя, что в случае гиперядра ззНе запрег, накладывасмый принципом Паули на образование обычного ядра Не с тремя нейтронами, не имеет места из-за отличия Л-часзицы от нейтрона й 11Х Взаимодействие страннык настая с ядрами, нукаонами и мезонами 293 По значению Д можно определить массу Л-ядра, сравнивая которую с массой Л-гиперона и массами ядер обычного типа, можно вычислить энергию связи Л-гиперона в Л-ядре.
Оказалось, что для легких ядер ен < ен и линейно растет с ростом массового числа, а затем стремится к постоянному значению, около 30 МэВ. Обращает на себя внимание примерное равенство 6(4 Не) е(ФН), из которого следует зарядовая независимость (Л-Ж)-взаимодействия Лр-Лл. (117.2) Ход зависимости е„(А) можно получить теоретически, рассмотрев задачу о гипероне в самосогласованном поле нуклонов ядра (сравните с задачей о дейтроие в з 82). Из рассмотрения этой задачи получены оценки радиуса К и глубины !'о потенциальной ямы, описывающей (Л вЂ” Ж)-взаимодействие; Я=(1,1Апз+0,5) 10 сз см; !со — — 18,5 МэВ.
(!17.3) Таким образом, (Л вЂ” Ж)-взаимодействие несколько слабее, чем (Ж вЂ” Ж), причем, как показывает дополнительный анализ, синглетное (ЛЖ)-взаимодействие, по-видимому, сильнее триплет- Т Т ного (ЛЖ). В частности, спин Л-ядра нзН должен быть равен 1/2, а Л-ядер вНе и 4~Н вЂ” нулю (рис. 44б). Опираясь на нулевое значение спина Л-ядра аяНе, можно показать, что внутренняя четность К -мезона по отношению к гиперону отрицательна. Четность К+-, Ко- и !1о-мезонов также отрицательна потому, что Ко-мезон является членом того же изодублета, что и К -мезон, а Ко- и К+-мезоны являются их античастицами бозонного типа. В !963 г.
при облучении фотоэмульсии пучком К -мезонов был зарегистрирован первый случай образования двойного гипеРЯдРа яояВе, содеРжащего в своем составе два Л-гнпеРона. Процесс образования „'а Ве, по-видимому, щел через промежуточную стадию рождения Б -гиперона с последующим захватом его ядерным протоном и образованием двух Л: К-+р-=--+К', =--+р Л'+Ло.
(117.4) Второй случай образования двойного гиперядра был зарегистрирован в реакции +о'С ллНе+з~я. (117.5) Глава ХХ. Странные наетиоы 294 4Н 4Нв !! !$! !! $! и р Л р р н р Л З 118. Свойства нейтральных К-мезонов 1 Ко И Ко МЕЗОНЫ ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ СР-ЧЕТНОСТИ Нейтральные К-мезоны проявляют столь необычные свойства даже на фоне удивительных свойств странных частиц, что о них полезно рассказать особо. Выше было показано, что из схемы Гелл-Мана и Нишиджимы следует существование двух нейтральных зарядовосопряженных К-мезонов: К' и Ко.
Это — различные частицы, так как они имеют разную странность (Як =+1, а о-„= — 1) и, следовательно, должны различаться способом образования и характером взаимодействия с веществом. Так, в соответствии с законом сохранения странности Ко-мезон может образоваться в процессе +р-+Л+ К, Ло = О, 1118.1) в то время как для Ко-мезона аналогичный процесс запрещен: к +р .Л+К' ЛЬ'= — 2.
(118.2) В соответствии с тем же законом сохранения взаимодействие Ко-мезона с протоном сводится только к рассеянию или перезарядке: Ко+ Ко+ Ко+ Кв+„ (118.3) а прн взаимодействии Ко-мезона с протоном возможны также процессы с образованием гиперонов: е о+, Ко+ Л+ + Ко+ Г ~ +к ! в~ е+ко (1! 8.4) ' нагни! В., В!оя О., В1е1ео Р. е.и. и РЬув. Ьец. !980. уок 90В, И 4.
Р. 375— 378. В 1979 г. на протонном синхротроне ЦЕРНа были открыты гиперядра, содержащие Х-гипероны е. 5 1И. Свойства нейтравьнын К-меэонов 295 Итак, с одной стороны, в при- огроде должны существовать два различных нейтральных К-мезона: Ко и )хо. С другой стороны, экспериментально был обнаружен только 8' один тяжелый нейтральный ме- в 'в зон — О', распадающийся по схеме О" я ~+я (113.5) с энергией распада Д 220 МэВ. ог- Возникает вопрос, какой из двух нейтральных частиц схемы Гелл- Р Мана и Нншиджимы — Ко или )ьо— соответствует О-мезон и почему не и .аат обнаружена вторая частица? Казалось, что ответ на первый вопрос был получен, когда Оо-мезон обнаружили в процессе его образования при взаимодействии я -мезона с протоном.
Схема зарегистрированного события изображена на рис. 447, Здесь х — след падающего я -мезона; 0 — точка взаимодействия; Л и Оо — пути (невидимые) образовавшихся частиц; и 1; — вилки их распада. Анализ события показал, что одна из вилок состоит из следов протона и я -мезона и имеет энерговыделение Д = 37 МэВ. Это Л-гиперон. Вторая вилка образована следами х'- и я -мезонов и имеет энерговыделение Дж220 МэВ, т.
е. совпадает с параметрами Оо-частиць1. Таким образом, зарегистрированное событие может быть 'описано реакцией эс +р~ Л+ Оо, (118.6) из котоРой следУет, что Оо имеет стРанность Яв.— — +1. В свЯзи с этим казалось естественным считать, что Оо-мезон должен быть идентифицирован в систематике Гелл-Мана и Нишиджимы как К'-частица и что остается только обнаружить Ко-мезон со странностью Я= — 1. Однако такое заключение приводит к целому ряду трудностей. Первая трудность возникла при детальном изучении большого числа событий парного рождения Л-гнперона с нейтральным мезоном.
В процессе изучения было обнаружено, что вилка Оо-распада наблюдается только в 50'Ь случаев. И это несмотря на то, что время жизни Оо-частицы в 2,5 раза меньше времени жизни Ло-гиперона. Дело обстоит так, как если бы образующиеся Оо-частицы в половине случаев распадались быстро, н тогда вилку их распада видно, а в половине случаев — медленно, и тогда вилка распада оказывается за пределами области наблюдения. Глава ХХ. Странные частицы 296 Получается так, что для объяснения опыта Оо-частице надо приписать два сильно различающихся периода полураспада, что противоречит равной вероятности (50' + 50а ) обоих каналов распада.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
