mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Свойства нейтральных гг"-мевонов структуру типа осцилляций, обусловленных небольшим различием Лт в массах Ко- и Кх~-мезонов. Это различие связано с тем, что К1- и Ка~-мезоны имеют различные виртуальные процессы (Кввз2я, К,'ееЗя). Поскольку это различие проявляется в рамках слабого взаимодействия, оно может приводить лишь к очень малым значениям Лтв10 в эВ. И вот такое малое значение оказалось возможным не только заметить, но и измерить. Это самое точное измерение массы, которое когда-либо было сделано физиками. Идея соответствующего опыта заключается в следующем.
Согласно (118.15) пучок нейтральных К-мезонов в момент 1=0 (когда рождается только Ко-составляющая) описывается волновой функцией К(0)=Ко=(Ко+Ко~)/ /2. Волновая функция пучка в момент 1 у +гг Ис(КО) [е х г+е-хгг+2е — 2 гсоз(Д~т1),] х ьгг Исфо) [егьг+е х г — 2е з гсоз(ЛтгЦ 4 (118.19) Изменение 5'(Ко) и И'(Ко) со временем схематически показано на рис. 451.
Это и есть осцилляторная тонкая структура рис. 450. К(1)= 1 [Ков(Г)+Коз(1Ц, /2 (118,16) где (в системе единиц А=с=1) Кв~(г)=Кс(ехр[(т,1 — у,1/2); Ко(1)=К$ехр[(т,1 — у,1/2)); т, и у, — масса и постоянная распада Ка-мезона; тз и Уз — масса и постоЯннаЯ Распада К в~-мезона. Таким образом, 1 К(в)= — [Каехр((т,г — у,г/2Ц+Кв~ехр()тзг — уаг/2Ц, (118.17) /2 или с учетом (118.11) 1 К(1) = -(КО [ЕХр(1тд1 — у,1/2)+ ЕХр(1т, В-уг1/2Ц+ 2 (118.18) + Ко [ехр ((тз в — уз 1/2) — ехр (1т,1 — у,1/2Ц ), Вероятности И'~Ко) и И'(Ко) наблюдения в момент в со- стояний Ко и К равны квадратам модулей выражений, стоящих при Ко и Ко: Глинн КК.
Странные частицы у,о Нечто похожее на рис. 451 действительно наблюдалось в опыте по регистрации взаимодействия возрожденных Ко-мезонов. Опыт был поставлен с помощью пропановой пузырьковой камеры, в которой наблюдались процессы рождения Ко-мезонов в реакции по схеме К' + Ко+Р (118.20) и процессы взаимодействия Комезонов по схеме Ко+Р х +и о,о о,о о,ц о,г о Рис. 45! которые происходили на некотором расстоянии от точки рождения К'-мезона. Распределение событий типа (118.21) по расстоянию от места рождения Ко-мезоца (т.
е. по времени от момента его рождения) позволило определить период осцилляций, из которого было получено Ьт-10 ' эВ. Современное значение Лт равно Лт=(3,521+0,014). 10 е эВ. (118.22) В отдельном эксперименте было показано, что еи(Коз)>ел(Коз) (!18 23) 4.
НАРУШЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ ЧЕТНОСТИ В Коз-РАСПАДЕ Као И Ко МЕЗОНЫ Замечательные успехи, полученные при изучении свойств нейтральных К-мезонов, в очередной раз подтвердили, и притом самым блестящим образом, справедливость закона сохранения комбинированной четности. Тем сильнее было потрясение физиков, когда на очередной международной конференции по физике высоких энергий (Дубна, 1964) они услышали об опыте, в котором было доказано нарушение закона сохранения СР-четности в Коз-распаде! Во избежание недоразумений сразу же отметим, что обнаруженное нарушение СР-четности по масштабу эффекта очень невелико (примерно 0,2%) *.
Поэтому все результаты пп. 2 и 3 с высокой степенью точности (около 99,8%) остаются *.Напомним, что нарушение закона сохранении пространственной четности в слабых взаимолействиах является !00'д-ным. 303 !!8. Свойство неатрвтънын К-те«онов справедливыми. Тем не менее закон сохранения комбинированной четности перешел из категории точных в разряд приближенных законов сохранения. Сущность нарушения заключается в обнаружении наряду с разрешенными каналами распада К~в-мезона Н+о + о+ив+к, Ко !118.24) — «к'+к +к', ~- '+ '+ ' еще одного канала распада, запрещенного законом сохранения Ср-четности, Коз-+к«+я . (118.25) Опыт, в котором был зарегистрирован процесс Ко|- л'+к поставили Фитч, Кронин, Торндайк и Хрнстиансен в Брукхейвенской лаборатории США.
Схема установки изображена на рис. 452. Здесь Р— пучок протонов Брукхейвенского ускорителя с энергией Т,= 30 ГэВ,' Ве — бериллиевая мишень; К— коллим втор, выделяющий направление пучка нейтральных К-мезонов; КР— камера, в которой происходят распады К- мезонов, попадающих в зону действия детекторов. Детекторами продуктов распада являются два телескопа, каждый из которых состоит из двух искровых камер ИК, магнита М, сцинтилляционного счетчика СС и черенковского счетчика ЧС.
Такой детектор позволяет определять импульс заряженного продукта распада нейтрального К-мезона как по направлению, так и по величине. Камера распада КР заполнена гелием. Она находится на расстоянии 20 м от мишени ускорителя, что составляет примерно 600 пробегов Ко-мезона. На .таком большом расстоянии Рис. 452 Эба т лава ХХ. Странные настивы Рис. 453 все короткоживущие Ко-мезоны должны выбыть из пучка за счет распада, так что в камере могут распадаться только долгоживУщие Коз-мезоны. КоллиматоР опРеделЯет напРавление их импульса р„. (модуль импульса, разумеется, не известен). Идея* выделения редкого процесса (118.25) на фоне главных процессов (118.24) заключается в установлении для заряженных продуктов распада К,'-мезона (на рис. 452 они помечены цифрамн 7 и 2) выполнения двух условий: 1) строгого совпадения направления суммарного импульса обеих заряженных частиц р=р,+рз с направлением импульса Кзо-мезона р„.
(угол О на рис. 45З должен быть равен нулю): кх О=О, соз0=1; (118.26) 2) точного равенства между эффективной массой М" обоих регистрируемых продуктов распада т' и 2 (в предположении, что они имеют массы пз,=тля =т„) и массой Кзо-мезона: М*=2лзч+(Т', +Та ))с =М .. (118.27) Здесь Т', и Т', — кинетические энергии частиц ! и 2 в системе покоя Коз, вычисленные из измеренных значений их импульсов р, н рз в предположении, что массы частиц 7 и 2 совпадают с массами я-мезонов. Очевидно, что оба эти условия могут одновременно вь)полняться только в случае двухчастнчного распада Коз-мнзона по схеме Коз-+Я" +л, в котоРой частицы ) и 2 действительно являются па-мезонами. В этом случае О=О, созй=-1; М.
+ +(Т, „Т, )! з М (118.28) Подчеркнезл, что одновременность выполнения обоих условий очень важна, так как одно из этих условий должно выполняться для многих случаев трехчастичных распадов, происходящих по схемам (118.24), ч Слово «идея» здесь употребляется нескодько условно, поскольку зкспериыентальная установка была изготовлена для наблюдения явления регенерапии нейтральных К-ыезонов. 305 1 118. Свойство нейтральных К-ыезонов Авторы эксперимента рассчитали методом Монте-Карло' распределение числа трехчастичных событий (118.24) по эффективной массе М' двух заряженных частиц 1 и 2, вычисленной по формуле (!18,27). Расчет М' был сделан в предположении, что импульсы частиц 1 и 2 соответствуют возможным значениям импульсов )г и я (е' и ц или к+ и я ) частиц, возникающих в трехчастичных схемах распада [118.24), но для масс этих частиц во всех случаях было принято значение пз, =та=ел„.
Оказалось, что разные каналы трехчастичной схемы распада (1!8.20) имеют следующие границы для возможных значений М'1 Кз ор +у,+я, 280<М'<536 МэВ; Коз- е++и.+к, 280<М'<516 МэВ; (!18.29) Коз- к++ко+зг, 280<М <363 МэВ. Гаким образом, пара заряженных частиц из первого и второго каналов (р+, п и е , ц соответственно) действительно может иметь эффективную массу М'=М .
500 МэВ. Относительное количество таких ложных случаев (Коз -+2л) распада можно оценить по кривой распределения числа событий (т' в функции от эффективной массы М', которая изображена на рис. 454. На этом рисунке плавной кривой показаны результаты расчета Ф(М*) методом Монте-Карло, а гистограммой — экспериментальные результаты.
Из рисунка видно, что в районе М'=М .=500 МэВ имеется довольно много событий, но они никак не выделяются по :равнению с остальными (кривая в этом месте имеет плавный характер). Это означает, что большая часть этих событий— ложные. Для выделения из ннх истинных случаев распада по схеме (118.25) необходим дополнительный анальз по углу О. Анализ по углу был выполнен следующим образом. Для всех экспериментальных событий с соаО>0,998 и эффективной ь Методом Монте-Карло, нли методом статистических (случайных) испытаний, называется такой расчет эксперимента, прн котором подробно прослеживается индивидуальная судьба каждой частицы. Выбор из равновероятных значений того или иного параметра частицы (нщзравления и величины зе скоросги, пройленного пути до расьада нли взаимодействия и т, п,), в также выбор самих частиц, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
