mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Таблица 48 340 Гвово ХХИ. Кварки и гвгооиы. Кв|иииовая 'хромодииамика Опираясь на гипотезу о существовании четвертого кварка, можно было предсказать некотороые свойства очарованных меэонов. Так, например, масса /3 -мезона должна быть тр.> иге,/2 = 1,84 ГэВ, так как ф' не может распадаться на 23~13о из-за малой ширины. Вместе с тем игр.~1,9 ГэВ, так как при энергии (е'е )-пар 3,8 ГэВ начинается новый подъем сечения аннигиляции е'е в адроны.
Если 23'-мезон — изотопический партнер,0о-мезона, то их массы должны быть близки. Масса 23, -мезона должна быть больше массы 23-мезона, так как лг,>рг,. Массы возбужденных состояний скорее всего будут лишь немного больше масс основных состояний соответствующих мезонов (например, на одну пионную массу рг,=0,14 ГэВ). Дополнительно к этому можно еше заметить следующее.
23о-Мезон должен распадаться по каналам, содержащим К- мезон, например по схеме Юо-+К +к ~. Это следует из соотношения (129.9), согласно которому слабые распады с участием с-кварка изображаются током с ! усов Ос — |1згп Ос), где бе=14' — угол Кабиббо (см. гл. ХХ1П). Так как созйс~а)пйс, то преобладающим током является сз, т. е. с-кварк преобразуется преимущественно в з-кварк, имеющий Я= — 1. Те же соображения относятся и к распаду 23'-мезона.
Наоборот, среди продуктов распада У- и 0 -мезонов следует ожидать не К, а К+-мезоны. Поскольку распад /3о- К +хе слабый, в нем можно ожидать нарушения закона сохранения четности. Обилие предсказанных свойств позволило обнаружить /3- мезоны уже в 1976 г.'. При энергии е е+ в с. ц. и. 4.03 ГэВ в распаде гу(4030) были найдены нейтральные и заряженные частицы, распадающиеся по схемам !125.8) .0'- К +к'+к', 23 — К'+к +к ) за время т 10 '3 с с нарушением очарования и странности. Оценка масс этих частиц дала ргрг=г!1865х15) МэВ, игр — — г!1876+!5) МэВ. В 1977 г.
свойства,0-мезоиов были уточнены ее. Это удалось сделать в связи с обнаружением новой ф-частицы еее с массой е СоЫЬаЬег С., !Чегге Р. М., АЬгаап С. Я. е.а.//1'Ьуг Нее 1.еп. 1976. Чо!. 37, Ы 5. Р. 255 — 259; Реппа!!., Ьзеео1о М., Рвы|ива С. 3, е.а.//!ЬЫ. И 1О. Р. 569— 57!. ее Раппа! !., Р!его!о М„ке!4|ива С. Ю. е.а.//РЬуе. Кеп 1.ец. 1977. Чо!. 39, Ы 21, Р. 1301 — 1304. еее Иарькав Р., СоЬЫ В., Ьаке П. е.а.//1Ъ|д. 19 9. Р. 526 — 529.
г 125. Чегаьгре.ккварковаа модель .Ро»РО, ф(4030)-ь РоРо». 1-лл (125,9) и распадается по схемам с сохранением очарования ~Ро+л', ~Ро+я'; Ро» Р»» Р++ (125. 10) ~.Ро+,„~ Р++у т. е. быстро (т=10 ~' с). Массы Р*-мезонов равны (2010,1+0,7) МэВ (Р+») и (2007,0+2,1) МэВ (Ро»). Спин Р»-мезонов равен единице (в отличие от Р-мезонов, у которых он равен нулю). Это согласуется как со схемой рождения (125.9), так и со схемой распада (125.10) Р*-мезона. С обнаружением Р;- и .Р, -мезонов дело обстояло сложнее. Их предполагаемые свойства были предсказаны одновременно со свойствами Рв- и Ро-мезонов, и уже в 1979 г. появилось первое сообщение» об открытии частиц типа су и сл с массами 2,02 ГэВ, которые были названы соответственно Р'- и Е- мезонами, а также их возбужденных состояний Р+» и г с массами лег.-2,14 ГэВ.
Однако в последуюших работах существование Г-мезон о в с указанными выше массами не подтвердилось, а в 1983 г. была опубликована статья»», в которой сообщалось об открытии частиц аналогичного * Вг»ояеИЬ Н. е.е. Ов,. РЬуь. 8»г. С. 1979. Вд 1. Б. 233. " СЬео А., С»16Ь»гя М., Ноггг11г и. е.».17РЬуь Неу. Еегь. 1983. Чо1. 51 Р. 634 — 637. ну=3772 МэВ, Г=ЗО МэВ и квантовыми числами 2Р=1 которая также распадается по схеме 61(3772) — Р+ Р. Из-за малости разности масс Лггг =гг㻠— 2гно кинематика этого распада оказалась гораздо точнее, что позволило получить для масс Р-мезонов следующие значения: то.
=(1863,6+ 2) МэВ, тр.— — (1868,7+2) МэВ, которые очень близки к современным (гно*=(1864,5+0,6) МэВ; иго-— - (1869,3+0,6) МэВ). Сравнение каналов распада Ро-+К + и ' и Р -+К +я'+я+ с точки зрения возможных спина и четности у Ро- и Р '-мезонов (сравните с рассмотрением (0 — т)-проблемы) показывает нарушение четности в Р-распаде (предполагается, что .Ро- и Р'-мезоны образуют изодублет). Кроме Ро- и Р+-мезонов были также обнаружены возбужденные состояния Р-мезона.
Р'-Мезон образуется в распаде 11г(4030)-частицы по схемам 342 Глава ХХП. Кварки и глмогиа. Квшвиовая хромосзииамика кваркового состава (сй и су), но с массами на 50 МэВ меньше. Эти частицы позднее были названы Р;- и Р, -мезонами. Современное значение их масс гио, =(1969,3+ 1,1) МэВ. Соответственно вместо Рв-мезонов были обнаружены возбужденные состояния Р,а-мезонов с массами лзл,. = иго.„— — (2112,7+ 2,3) МэВ. Тем самым завершилось заполнение табл.
48 очарованными ме зонами. Кроме того, в настоящее время известно два очарованных бариона*: Л; =нас с массой пзрв — — (2284,9+1,5) МэВ и и,в =иле с массой с ахи с — — (2460+ 19) МэВ. Взпемена жизни очарованных частиц находятся в пределах 10 ' — 10 'з с, что соответствует теорегическим предсказаниям. Таким образом, четырехкварковая модель получила блестящее экспериментальное подтверждение, четвертый кварк — полное право на существование, а теория слабых взаимодействий обрела симметрию относительно числа лептонов и кварков, которая очень важна в свете создания в будущем единой теории слабых, сильных и электромагнитных взаимодействий". Систематика элементарных частиц, базирующаяся на четырех кварках и четырех лептонах, выглядит очень убедительной и имеет почти законченный вид.
Так же как в свое время трехкварковая модель, она обладает свойством полноты. За пределами этой систематики практически находится только один серьезный экспериментальный факт -нарушение СР- етности в К-распаде, которое нельзя объяснить в рамках четырехкварковой модели. Тем не менее новая систематика просуществовала всего лишь неполных три года.
В 126. Ипсилон-мезон и пятый кварк. Проблема существования шестого кварка Летом 1977 г. на Международной конференции по физике частиц в Будапеште было сделано сенсационное сообщение об " Савским М., ЕтгЩиех О., рояв-Мис!асс!а М. т. с.а.//Рьуя. 1лц. !980. тго!. 93В. Р. 52! — 524. с* В наиболее совершенном варианте спиной теории слабых н электромагнитных взаимодействий, развитом в 1967 г. С. Вайнбергом и А.
Саламон, равенство числа кварков и лептонов является нсобхолимым условием псрснормируемости теории !подробнее см. ~л. ХХ1Н!. 4' 12б. Носилок-.невок и н.внгый кварк. Проблема существования шестого кварка343 Рис. 47б открытии сверхтяжелого ипсилон(Т)-мезона с массой тт ив 10т„, свойства которого абсолютно не укладываются в четырехкварковую модель из-за малой ширины Г (см.
ниже). Эксперимент был выполнен группой профессора Ледермана в лаборатории им. Э. Ферми (Батавия, США) на пучке протонов с энергией 400 ГэВ", Изучалась реакция Р+(Сц„р!)-+Н'+ Н -+ Х, где Х вЂ” любые другие частицы. Регистрация и анализ (Н Н -пар производились при помощи двухплечевого магнитного спектрометра с массовым разрешением Лт!'т=0,02 (рис. 476). Каждое плечо спектрометра содержит 11 пропорциональных проволочных камер, 7 сцинтилляционных счетчиков, черенковский пороговый газовый счетчик и дрейфовую камеру. Для определения импульса мюонов их траектории отклонялись (в вертикальной щюскости) двумя магнитами с токами до 1500 А.
Спектрометр обладает симметрией относительно верха и низа, т. е. каждое плечо может регистрировать как положительные, так и отрицательные мюоны, Защита от огромного количества фоновых частиц обеспечивалась системой фильтров и коллиматоров, изготовленных из вольфрама, стали, бериллия и полиэтилена.
Для калибровки установки в ней было зарегистрировано (прн уменьшенном до 1250 А токе в магнитах) 15000 г!'в)е-частиц и 1000 Ч!'-частиц. В рабочих условиях установка обеспечивала скорость счета 20Н+Н"!ч при интенсивности протонов (1,5 — 3) 1О" за импульс. Всего было зарегистрировано 9000 Н+Н -пар с эффективной массой тон>5 ГэВ (при общем количестве протонов 1,6 1О'в). Результаты измерений показаны на рис. 477.
Из ' ЛеиермвиЛ.ПУспехи фнз. наук, !979. Т. !2К Вып. 4. С. 693 -7!О. 344 Глава ХХ7Ь Коарки и глюоны. Квантовак кролодинаиика рисунка видно, что при лгои-9,5 ГэВ наблюдается зна7аыж чительный выброс. Если исключить район выброса 8,8— 10,6 ГэВ, то для оставшейся ~111 области изменения масс мож7б-з7 но построить плавную функ- .*«[-«), -«., -.«,. « "" Ру '«у ю" т...,гвв тальные точки.
Оценки пока7б-лв зывают, что в исключенной б б 70 7б 7«гтрг«,ГЭВ -области плавная кривая должна содержать 350 событий. На самом деле в результате эксперимента здесь обнаружено 770 событий. Таким образом, 420 событий составляют чистый эффект. Форма выделенного максимума хорошо описывается двумя гауссовыми кривыми с параметрами =(944+0,03) ГЗВ, Р7,=(!0,17+0,05) 1эВ и аппаратурной шириной Г=(0,5+О,1) ГэВ (Т- и Т'-меэоны). Полученные результаты были проверены серией контрольных опытов и расчетов. Делались измерения при разных токах и полярностях магнитов. Возможности аппаратуры были проверены расчетом по методу Монте-Карло. Специально измерялся спектр мюонных пар с одинаковыми зарядами (р+р+ и р р ), которые, очевидно, должны давать верхний предел числа случайных совпадений.
Все контрольные измерения и расчеты подтвердили надежность полученных результатов. Как уже было замечено, новые частицы не укладываются в схему четырехкварковой модели. Поэтому их от11рытие потребовало введения нового, пятого кварка, который 'назвали Ьеапгу (прелестный, красивый) и обозначилн буквой Ь (или ди). По аналогии с 77'Чг-частицей, являющейся одним из уровней орточармония сс, Т-мезон представляет собой один из уровней ортопрелестния (ЬЬ:система со спинам 1). Углубляя эту аналогию, можно полагать, что в области 1О ГэВ должна существовать обширная спектроскопия частиц со скрытой прелестью (т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
