okun-fizika-elementarnykh-chastits (810758), страница 39
Текст из файла (страница 39)
После создания квантовой хромодинамики стало ясно, что в основе изотопической симметрии лежит то обстоятельство, что и- и «(-кварки практически взаимозаменяемы, поскольку разность их масс мала по сравнению с характерными энергиями и- и д-кварков внутри эпронов. Если бы з-кварц был такой же легкий, как и- и г(-кварки, то существовала бы взаимозаменяемость всех трех кварков и отвечающая ей Я(/(3)-симметрия была бы столь же хорошей, как и изотопическая 5У(2)-симметрия, В природе Я(/(3)-симметрия нарушена значительно сильнее, чем оУ(2)-симметрия.
Это связано с тем, что токовая масса з-кварка довольно велика: т« — т„=т,— т„ж!50 МэВ. Простейшие 5(/(3)-мультиплеты адронов — синглеты, октеты и декуплеты, 186 Очевидно, что более высокие «аромат:ические» симметрии адронов, 5(/(4), 5(7(5), ..., нарушены в природе практически полностью, поскольку массы тяжелых кварков с, Ь значительно превышают их характерные импульсы внутри адронов. Нейтральные токи — слабые токи, определяющие взаимодействие лептонов и кварков с нейтральными промежуточными бозонами Л. Взаимодействия между нейтральными токами, осуществляемые виртуальными Л-бозонами, приводят к ряду специфических явлений, в частности так называемым безмюонным нейтринным реакциям, открытым в 1973 г., и к несохранению четности при взаимодействии электронов с нуклонами, открытому в 1978 г.
Все известные нейтральные токи сохраняют аромат участвующих в них лептонов и кварков, они диагональны, т. е. содержат операторы рождения и уничтожения одной и той же частицы, например ~„т„, ее и т. д. Непертурбативный — невоспроизводимый в рамках теории возмущений. В КХД непертурбативные эффекты пропорциональны множителю ехр 1 — сон»1 д,'). ОИЯИ вЂ” Объединенный институт ядерных исследований, расположен в г. Дубне. Оккама бритва — принцип, согласно которому «сущности не следует умножать без необходимости» (лат.: «ЕпНа поп впп1 гппН)рНсапда ргае1ег песе»а(1а1еш»; английский перевод: «Ве(паз опйЬ1 по1 Ье пш!Нр11ед ехсер1 оп1 о( песеаз((у»).
Этот принцип был сформулирован английским философом Уильямом Оккамом (ОскЬаш, Осса>п, 1285— 1349). Осцилляции К-мезонов (от латинского оасИаге— качаться) — явление взаимопревращения Кьмезонов и К'- мезонов в вакууме, наблюдаемое в пучках нейтральных К-мезонов. Эти взаимопревращения происходят вследствие слабых взаимодействий между кварками, из которых состоят К-мезоны: К' =- Ы «-> хат = К', В результате этих превращений К' и К' не имеют определенной массы и определенного времени жизни. Состояниями с определенной массой и определенным временем жизни являются Ка- и К~-мезоны. Первый из них — коротко>кивущий (индекс 8 — от английского зйог1), его время жизни та — 0,9 1О '" сек; 1Ь7 второй — долгоживущий (индекс 1.
— от английского 1опя), т ж5,210 "сек. Кшмезон немного тяжелее Кз-мезона: и — и = 3,5 1О ' эВ ж 0,53.10" сек '. Период осцилляций К"+-эК' равен т:= 2пфп,— тз) = 1,2. 10 ' сек. Осцилляции К-мезопов впервые наблюдались на опыте в конце 50-х годов и к настоящему времени являются очень хорошо изученным явлением. Осцилляции нейтрино — взаимопревращения разлпч- иых ~и~о~ нейтрино н антинейтрнно (ч„ти, т„т„тю т,) в вакууме. Возможность нейтринных осцилляции обсужда- ется в литературе с середины 50-х гадов, однако предметом экспериментальных исследований они стали лишь в по- следние годы. Поиски нейтринных осцилляций на ускори- телях, реакторах и в космических лучах не дали пока до- казательства, что такие осцилляции существуют.
В каче- стве косвенного аргумента в пользу существования нейт- ринных осцилляций рассматривается то, что наблюдаемый поток солнечных нейтрино примерно втрое меньше ожида- емого. При этом предполагают, что по пути от Солнца к Земле электронное нейтрино ч, превращается в смесь, содержащую равные количества ч„чи и т,. (Два последних типа нейтрино при низких энергиях выглядят как <сте- рильные», в частности, они не могут вызвать реакцию т-; С1- е'+Аг, с помощью которой детектируются солнечные нейтрино.) Для существования нейтринных осцилляций необходимо (но ие достаточно), чтобы нейтрино имели отличные от нуля массы.
В 1985 г. — почти через 30 лет после пионерской работы Б. М. Понтекорво — важную теоретическую работу, относящуюся к нейтринным осцилляциям„опубликовали С. П. Михеев и А. Ю. Смирнов. Они показали, что в веществе с плавно меняющейся плотностью (в частности, на Солнце) может, в принципе, иметь место практически полный резонансный переход электронных нейтрино в мюонные или тауонпые нейтрино. Этот эффект может возникнуть из-за того, что сечение рассеяния ч, на электронах отличается от сечений т или т,. В результате при некоторой плотности вещества может произойти пересечение уровней т, и ч (или т, и ъ,) и, как следствие, интенсивное 188 превращение ч, в ч (или ч,).
Это превращение должно носить резонансный характер, оно будет иметь место лишь для некоторого интервала энергий нейтрино. Осцилляции нейтронов — гипотетическое взаимопревращение нейтронов и антинейтронов в вакууме. Взаимопревращение п~-~и требует, чтобы существовало взаимодействие, способное изменить барионное квантовое число В на две единицы, поскольку В(п)=+1, а В(п):=- — 1. Взаимодействие с такими свойствами имеется в некоторых моделях великого объединения.
Существенно, что взаимодействие, которое может привести к распаду р е'п", не может дать переходов и+-~п, поскольку оно сохраняет разность барионного и лептонного квантовых чисел  — 7, а в переходах п~-~п эта разность меняется на две единицы. Таким образом, ведущиеся сейчас и планируемые эксперименты по поискам осцилляций нейтрон — антинейтрон являются дополнительными по отношению к экспериментам по проверке стабильности протонов. Осцилляции и+-щ в вакууме очень чувствительны к возможному существованию взаимодействия с ЬВ=2, поскольку массы нейтрона и антинейтрона одинаковы и уже сверхслабого взаимодействия достаточно, чтобы вызвать перемешивание вырожденных уровней.
Используя интенсивные пучки нейтронов от ядерных реакторов или от сильноточных ускорителей (до 10" нейтронов сек '), можно обнаружить п<-эп-переходы, если период осцилляций т„„меньше или порядка 10" сек. Доля анти- нейтронов в пучке квадратично растет с ростом времени 1, которое пучок затрачивает на пролет от источника до детектора: А1; /Ф„Р7т,*„.
Переходы и<-ю в ядрах должны выглядеть как превращения двух нуклонов ядра в мезоны. Однако такие переходы резко подавлены по сравнению с переходами п~-ьп в вакууме из-за того, что уровень антинейтрона в ядре далеко отстоит от уровня нейтрона и имеет очень большую аннигиляционную ширину. ПЕТРА (РЕТКА: Розйгоп-Е!ес1гоп Тандем К(пй Ассе1ега1ог) — встречные электронно-позитронные пучки в лаборатории ДЕЗИ вблизи Гамбурга.
Ускоритель работал с 1979 г. по 1986 г. Длина кольца 2,3 км. Максимальная энергия, достигнутая в 1984 г., 2х23 ГэВ, максимальная светимость Е-2 1О" см 'сек '. Планка масса гмр — масса, определяемая соотношением тр — — (6~с/С,ч) и', гвп где б„, — гравитационная постоянная; глр — — 1,221(4) 10" ГэВ с' - 2,18 ° 10 ' г. Планка постоянная Ь вЂ” квант действия: й = й/2п = 1,0545887(57).(10 " эрг сек = 10 " Дж сек) = =- 6,582173(!7) 10 " ГэВ сек. Позитроний — связанная кулоновским притяжением атомоподобная система, состоящая из электрона и позитрона'. В зависимости от величины орбитального момента 5 уровни позитрония обозначают заглавными буквами 5, Р, )О, Р, 6, ...
при Е.=-О, 1, 2, 3, 4, ... соответственно. В зависимости от величины Я вЂ” суммарного спина электрона и позитрона — различают синглетные уровни позитрония (3 =О, это так называемый парапозитроний) и триплетные уровни (8=1, ортопозитроний), Основные состояния пара- и ортопозитроиия, соответственно, '3, и '8,. Здесь верхний индекс обозначает величину 25+! — спиновую мультиплетность уровня, а нижний — величину 7 — полный угловой момент уровня.
Пространственная четность уровня Р ( !)х ~ зарядовая четность уровня С=( — 1)'". В соответствии с законами сохранения углового момента и зарядовой четности основное состояние парапозитрония распадается на два фотона, а ортопозитрония — на три фотона. Аналогично уровням позитрония классифицируются уровни кваркониев — систем, состоящих из кварка и антикварка одного и того же аромата, например чармо~ия. Померанчука теорема — теорема, согласно которой сечения взаимодействия частицы и античастицы (например, протона и антипротона) с одной и той же мишенью стремятся с ростом энергии к одному и тому же пределу (И, Я.
Померанчук, 1913 — 1966). Промежуточные бозоны (другие названия: промежуточные векторные бозоны, слабые векторные бозоны) — частицы со спином единица, заряженные К' и !р' и нейтральные 2, испускаемые и поглощаемые слабыми токами и, таким образом, осуществляющие слабое взаимодействие лептонов и кварков. Согласно стандартной теории электро- слабого взаимодействия, масса 1Р'-бозонов должна быть равна примерно 80 Гэй, а масса 2-бозоиа — примерно 190 90 ГэВ.
При этом ширины их распадов на уже известные частицы должны составлять примерно 2 ГэВ. Промежуточные бозоны именно с такими значениями масс и ширин были открыты в установках ЬА! и ЬЛ2 на протон-антипротонном коллайдере ЦЕРН в 1983 г.е). Это открытие было отмечено в декабре 1984 г. Нобелевской премией, которая была вручена К.
Руббиа — руководителю коллаборации 13А! и С. Ван дер Мееру— создателю метода стохастического охлаждения антипротонов, использованного при сооружении протон-антипротонного коллайдера ЦЕРН. К началу 1986 г. полное число наблюденных Яр-распадов составило примерно 300 (из них около 40 распадов !й'-ч-ет, остальные Ю' — м)о ), а Я-распадов — примерно 40 (из них десяток распадов л- рр, остальные Л- ее).
ПЗП (РЕР: Рго!оп — Е!ес!гоп — Роей(гоп (Яогаяе Р!пя)) — электронно-позитронное накопительное кольцо в СЛАК (Станфордском линейно-ускорительном центре). Длина тоннеля 2,2 км. Энергия каждого из пучков 18 ГэВ. Светимость 3 10" см 'сек ', Машина начала работу в сентябре 1980 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
