Принципы симметрии в физике элементарных частиц - Гибсон У.
Скачать (прямая ссылка):
309
Весовые диаграммы становятся теперь трехмерными. Третья ось, ортогональная /3 и Y, обозначается как С-очарование. 5U(4) -весовая диаграмма состоит из слоев, каждый слой содержит один или большее число SU(3)-мультиплетов с одинаковым значением С. Треугольная симметрия в плоскости h — У превращается в тетраэдральную симметрию в /3 — У—С-простран-стве. Весовые диаграммы приведены в работах Гэйларда, Ли и Рознера (1975) и Джексона (1976).
Как и раньше, мезоны рассматриваются как различные состояния системы qq, а барионы — как различные состояния системы qqq.
Мезоны. 16 ^-состояний образуют 15 и 1 в SJJ (4):
4X4*= 15 + 1.
Структура SU( 3) и значения очарования приведены в табл. 11.8, там же указано, из каких кварков образуются новые
Таблица 11.8
SU (4(-супермультиплет SU (3) Очарование
15 8+1 С=0
3* C= + lcs, cd, си
3 С= --- 1 uc, dc, sc
1 1 С--- 0 при идеальном смешивании
20s 10 С=0
6 С= 1 иис, ...
3 С=2 исс, ...
1 С---3 ссс
20м 8 С=0
6 С= 1 иис, ...
3* С= 1 иис, ...
3 С=2 исс, ...
4 1 С---0 uds
3* С=1 cud, ...
состояния. Правильно симметризованные волновые функции могут быть получены описанными выше методами. Синглет Sf/(4) по чисто групповой теории состоял бы из следующих кварков:
uU+dd + ss + cc.
Однако предполагается, что с-кварк значительно тяжелее, чем
и, d и s. Так что, используя прием идеального смешивания, мы могли бы ожидать, что состояния /=У=С=0 из 15 и 1 смешиваются так, что 1 получается чистым сс-состоянием. Если рассматривать сс как систему из двух тяжелых кварков, движущихся нерелятивистским образом в потенциальной яме, — «чармонии», — то при некоторых простых предположениях о форме потенциала мы можем описать спектр новых частиц с массами от 3 до 4 Гэв,
ЗЮ
/Д|э (ЗЮО) является самым низшим 1~-уровнем этой системы, а \|э (3685)- и ^-состояния могут рассматриваться как более высокие уровни.
Ни одно из этих состояний не имеет отличной от нуля величины очарования, несмотря на то что они состоят из очарованных кварков. Тем не менее несколько очарованных D-мезонов были обнаружены в е+е--экспериментах как узкие резонансы Кя и Кяя.
Рассмотренным выше вопросам посвящены работы Джексона (1976) и обзор свойств частиц (1977).
Барионы. Трехкварковые состояния в Sf/(4) определяются по правилам, рассмотренным в п. 11.3.1, при этом получается
4 X 4 X 4 = 20s + 20м + 20м + 4.
SU(3) и значения очарования приведены в табл. 11.8. Предполагается существование большого числа аналогов с очарованием для известных барионов, и часть из них, по-видимому, уже наблюдалась экспериментально. (Обзор свойств частиц, 1977.)
Вопросы, затронутые выше, более подробно рассмотрены в докладах на последних конференциях, в частности Джексоном (1976) и Вийком и Рухула на Тбилисской конференции (XVIII Международная конференция по физике высоких энергий, Тбилиси, 1976).
§ 11.7. СВОБОДНЫЕ КВАРКИ
До сих пор мы рассматривали связанные системы кварков и антикварков. Теперь перейдем к вопросу о возможности существования одиночных кварков в виде свободных частиц.
Если кварки способны существовать отдельно, по крайней мере один из трех их типов должен быть стабильным. Между разными типами кварков могут происходить спонтанные переходы (например, p-распад), и заранее нельзя сказать определенно, который из них окажется стабильным или достаточно долгоживущим, чтобы его можно было наблюдать как свободную частицу. Поэтому исследовались частицы с ионизационными характеристиками заряда е/3 или 2е/3, т. е. с ионизацией, составляющей 1/9 или 4/9 нормальной.
Из неудачных поисков таких частиц с помощью ускорителей был сделан вывод о том, что если они и существуют вообще, то имеют массу порядка нескольких гигаэлектронвольт. Это можно было бы согласовать с известными массами ортодоксальных частиц, если бы для уменьшения полной массы связанной системы из нескольких кварков была разрешена большая энергия связи. Поэтому последующие исследования были сконцентрированы на процессах с энергией, достаточной для разрушения ортодоксальных частиц и превращения их в отдельные кварки с массами
5 Гэв и больше каждый. В связи с непрерывным отсутствием каких-либо однозначных доказательств эксперименты все больше
311
убеждали в сложности этих эффектов. Обнаружение-объекта, который мог бы быть кварком, теперь представляет незначительный интерес по сравнению с главным вопросом о нахождении объекта, который не мог бы быть ничем другим.
