mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 69
Текст из файла (страница 69)
е. типа ЬЬ), которые будут входить в состав орто- и парапрелестния. Кроме того, в области 5 ГэВ можно ожидать появления мезонов с явной прелестью (т. е. типа Ьй, Ьгг' и т. п.), а также прелестных барионов (Ьиг(, Ьггб и т. п.). Действительно, вскоре после открытия Т- и Т'-мезонов был обнаружен Тк-мезон с массой 10,4 ГэВ. Более точно значения масс Т-, Т'- и Тв-мезонов были измерены в 1978 т«, у /26. Иасилои-мелок и иапыа кварк.
Проблема суи/сспмаеакия иссппаго кварка345 когда их удалось обнаружить на встречных е е "-пучках с суммарной энергией электронов и позитронов 1О ГэВ (установка ДОРИС в ФРГ): т» —— (9,4б~0,01) ГэВ; ш» =(10,02+0,01) ГэВ; лв». — — (10,38+ 0,01) ГэВ, Т- Т'- и Т«-мезоны были идентифицированы как основное (1 В,) и два первых возбужденных состояния (255, и 355,) ортопрелестния. Это подтверждается обнаруженными позднее переходами между Т-мезонами, например по схеме Т'-+Т+я++к . Полные ширины Т-, Т'- и Г-мезонов относительно невелики: Г = 0,03 —: 0,05 МэВ.
Сравнение ширин Т-мезонов позволило установить значение электрического заряда Ь-кварка: гв-— — 1/3. В 1980 г. был открыт четвертый член семейства ортопрелестния — Тм-мезон с массой л⻠— — 1$55 ГэВ, который идентифицируется как 455;состояние«. Знаменательно, что Тммезон имеет большую полную ширину Г»- !О МэВ, указывающую на превышение его массы над порогом образования мезонов с явной прелестью (ВВ-порог).
Это обстоятельство является косвенным указанием на существование таких мезонов (с массой около 5,25 ГэВ), Вскоре после этого в процессе е е'- Тм было наблюдено возрастание инклюзивных сечений для одиночных электронов и одиночных мюонов с большой энергией ее, Оба результата можно интерпретировать как образование ВВ-пары с последующим распадом В-мезона по схемам (12б.2) В- еу«Х и В- руех, где Х вЂ” все что угодно. Позднее было установлено, что прелестные мезоны образуют два изотопических дублета В « — Во и  — Во с лввж5,28 ГэВ, Т(1 )=1/2(0 ) тга1,3 10 "с.
Йа встречных рр-пучках в ЦЕРНе был также обнаружен«ее первый, самый легкий прелестный барион Лв=исй с массой вв„,=5425+»в~ МэВ (в таблицу частиц он пока не включен). Этот барион должен распадаться по каскадной схеме Лв-+р+/уо+я, /уо-+К +к'. (126.3) «Апбгепа 1у„иеввевпап К., Савепда И. е.а.//РЬув. Нее. 1яц. 1980. Чо1. 45, 14 4. Р. 219 — 221; НпесеЬ1а»е С., С$аппва С., Гяе-Рвэпв1п1 Л. е.э.//!Ь1К Р, 222— 225. ««ВеЬеЬ С., Навяесву 2., Ьеп 2. М.
е.э.//РЬув. Иев гяв!. 1981. уо!. 46, 14 2. Р. 84 — 87; Сьадп1ек К., 6авп1 Р., Каяап Н. е.а.//1ькь Р. 88 — 91. "««СКИ1Ч Сапе/е». 1981. Уо!. 21. Р. 207 — 208. 346 Гаиво ХХВ, Кварки и гоюоим. Кваитовач «ромодииамика я В эксперименте наблюдалось возрастание числа (К я ')-пар при Е= 5425 МэВ, что и свидег тельствует о рождении этой частицы. Таким образом, в настоящее Рис. 478 время уже имеется довольно много экспериментальных данных в пользу существования пятого кварка. Перечислим его квантовые числа: В=1/3; в=1/2; х= — 1/3; Т=О; В=О; с=О; Ь = — 1.
С учез ом Ь-кварка формула (125,2) теперь должна быть записана в виде в+в+сьь к= Т~+ — — = Тг+ У/2, 2 (! 26.4) эа ва г„„,гвв где величина У= В+ 5+ с+ Ь=-2Е по-прежнему называется гиперзарядом. В заключение отметим еще два соображения в пользу существования пятого (и даже шестого) кварка. На рис. 478 приведено значение отношений Я сечений рождения адронов и мюонных пар в процессе е — е "-аннигиляции при разных энергиях (Чг-особенности вычтены).
Из рисунка видно, что Я,„, растет от Я=2ии2,5 в зоне действия трехкварковой модели (Е(2тл) до Я=4 за пределами зоны действия четырехкварковой модели. Значение Я,„,„в4 сохраняется вплоть ло Е, „= 40 ГэВ, после чего проявляется тенденция к дальнейшему росту (Я ж4,5 при Е„„= 55 ГэВ). Значение Я„. можно рассчитать по модели кварков Я,,„„=З ',Г г,'-, (126.5) где г; -электрический заряд Ьго кварка; л-- число кварков в модели; 3 -число цветов.
Подсчет по формуле (126.5) дает для трехкварковой модели Ямв = 2, для четырехкварковой Я„,„=10/3, для пятикварковой (с г,= — 1/3) Я„.„=-1!/3, для гипотетической шестикварковой (в предположении, что шестой кварк имеет заряд +2/3) Я„, =5. То, что Я,„„, (55 ГэВ) < Я„„, = 5, возможно, указывает на очень большую массу шестого кварка.
Еще одну экспериментальную поддержку гипотеза существования пятого и шее~ого кварков получила после того, как в конце 1977 г, было вполне надежно доказано существование третьего заряженного лептона, названного т-лептоном. т-Лептон имеет массу (1784+ 3) МэВ, спин 1/2. время жизни у 127. Эксперимепталыюе подтверпедение гтюетпвованил елюонов 347 (3,04+0,09)10 '3 с (т„.,=3.!О "с) и, так же как электрон и мюон, встречается в двух зарядовых состояниях: т и т~. Согласно современным теоретическим представлениям тлептон имеет лептонный заряд х.„отличный от Х„и 7.в (см. 8 107), т..
е. ему должно соответствовать новое нейтрийо Таким образом, в настоящее время число лептонов (6) превзошло число кварков (5), что противоречит теории Вейнберга — Салама, основные заключения которой во многом подтверждены экспериментально. Поэтому в ближайшее время можно ожидать «открыгия» (в связанном состоянии) нового, шестого г-кваркав, который должен иметь такой же заряд, как и- и с-кваркн (+ 2/3), и быть значительно тяжелее Ь-кварка. Если учесть, что число адронов растет примерно как квадрат числа кварков, то можно полагать, что в недалеком будущем в физике элементарных частиц наступит период обнаружения многих новых частиц*в. $127. Экспериментальное подтверждение существования глкуонов Из квантовой хромодинамики следует, что константа взаимодействия между кварками и глюонами стремится к нулю при г- 0 по закону К, (з)- — =,.
1и г (127. 1) * От английского слова ггпз1з — правдивость. Названия пятого н шестого кварков интерпретируются и иначе: Ь вЂ” Ьоцош низ, ( -гор — верх. *" О перспективах физики высоких энергий сыл Окунь Л. Б.~",Успехи физ. наук. !98Ь Т. 133. Вып. Ь С. 3 — 44; Окунь Л. Б.ДУспехи физ. наук. 1987. Т. 15Ь Выа. 3.
С. 469--478. Современное экспериментальное значение я„в области асимптотической свободы равно 0,16+ 0,04. Малость я, и перенормируемосгь квантовой хромодипамики позволяют описывать процесы между кварками и глюонами, происходящие в малых пространственно-временных областях, методами теории возмущений. На рис. 479 изображены диаграммы трех сильных процессов, которые можно рассчитать в низшем порядке теории возмущений (порядка я,): тормозного излучения глюона кварком (479, а), рождения дд-пары глюоном (рис. 479, б) и излучения глюона глюоном (рис. 479, в).
Четырехглюонная диаграмма (рис. 479, г) уже соответствует «з. Основные результаты проведенных расчетов приводят к следующим заключениям. 348 Гдова ХХП. Кварки и гавани. Кваатован «рогиодинагиика Рис 479 1. При больпвих энергиях е+е -пар (Е~7 ГэВ) должен, идти процесс е+е - г)д с последующим преобразованием возникающей ф-пары в две адронные струи с относительно малым поперечным импульсом р, <р9 и средним электрическим зарядом у=а . 2. При еще больших энергиях е+е -пар (Е-30 ГэВ) должно наблюдаться (с вероятностью м,/я) рождение глюона по схеме е+е — 4нф.
3. Время рождения пары кварков в е+е -аннигиляции обРатно пРопоРционально энеРгии кваРков ~о,, 11Ев. ВРемЯ существования кварка до его преобразоваййя в адронную струю, т. е. время, в течение которого он может испускать глюоны, прямо пропорционально энергии кварка. 4. Полное сечение е+е -аннигиляции в кварки и глюоны о(Е )=ЗвГе 1+ 'Ф )+О Ъ . (127.2) Это же значение, по-видимому, определяет и полное сечение аннигиляции еве -пары в адроны. 5. Рожденный глюон (подобно тормозному у-кванту) должен лететь под малым углом к кварку (О~к~2) и давать начало новой струе с У=О. 6.
Глюоны, так же как и кварки, могут рождать новые глюоны. Вероятность излучения глюона глюоном в 2 раза выше вероятности излучения глюона кварком. Поэтому глюонная струя должна быстрее разбухать с ростом энергии. Первые экспериментальные указания на существование глюонов носили косвенный характер. Они были получены в процессе исследования глубоконеупругого рассеяния лептонов на адронах. Оказалось, что при больших передачах импульса (рва Я,,~) возникают трудности с балансом импульса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
