Принципы симметрии в физике элементарных частиц - Гибсон У.
Скачать (прямая ссылка):
Р = 21т (а]ар)/( | а512 + | ар |2); (5.94)
Y = (|aJ2-|ap|2)/(|a,|2+|ap|2). (5.95)
С помощью того же самого формализма можно проанализировать распады частиц 2*.
§ 5.7. ПРОВЕРКА ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ЧЕТНОСТИ
Некоторые эксперименты по проверке закона сохранения •четности в атомной и ядерной физике описаны в пп. 5.2.2 и 5.2.3. Здесь же мы обсудим последующие попытки проверки этого закона и подведем итог общему состоянию дел.
5.7.1. Сильные взаимодействия. Рациональность экспериментальной проверки объяснялась в п. 5.1.5. Исследуем псевдоскалярную величину с ненулевым средним значением. Например, <<VPj — ненулевая продольная поляризация; <[Ра X Р* ]р,>
— угловое распределение b относительно спина а.
В случае двухчастичной реакции не существует достаточного числа независимых импульсов для проверки такой величины, как <[Р* XP*]-PC), поэтому рассмотрим конечное состояние трех и более частиц или процесс двойного рассеяния.
Так, Пайс [144] показал, что при аннигиляции на лету
Р + Р-+та + т„+х .закон сохранения четности предсказывает равенство
^Ы = ^(-<ь),
тде фь — азимутальный угол мезона b относительно плоскости мезона а и протона р. Авторы работы [59] исследовали несколько тысяч аннигиляций при 1,2 Гэв/с. Полученные ими результаты соответствуют амплитуде нарушения четности, относительная ве-.личина которой |.F| = (0,1 ± 1,0) 10~2. Так как при этом рождались
158
пионы и /С-мезоны, то мы подвергли проверке части гамильтониана сильного взаимодействия, связанные как со странными, так и с нестранными частицами.
Прямая проверка закона сохранения четности в сильных взаимодействиях возможна в случае двойного рассеяния протонов на неполяризованных ядрах. В этом эксперименте пучок протонов с импульсом рг бомбардирует первую мишень. Рассеянные протоны с импульсом р', падая на вторую мишень, выбивают вторичные рассеянные протоны с импульсом рЗакон сохранения четности требует, чтобы угловое распределение в этом случае не зависело от такой псевдоскалярной величины, как: [Р;ХР']-Р/. Это привело бы к асимметрии «вверх — вниз» вторичного рассеяния относительно плоскости первичного рассеяния. Чемберлен и др. [41], не найдя подтверждений этому эффекту, сделали вывод, что |.F|2<C10~4.
Более точная оценка значения вклада, который вносит нарушение четности в нуклон-нуклонное взаимодействие, проведена в работе [109], авторы которой исследовали продольную поляризацию нейтронов, рожденных в результате взаимодействия протонов в бериллии. Как обычно, любую продольную поляризацию-надо сначала превратить в поперечную (в этом случае поляризация возникает из-за прецессии спина в магнитном поле), которую можно обнаружить по асимметрии «лево — право» вторичного рассеяния. Они нашли, что |/г|2<4-10_6.
Для проверки сохранения четности в сильных взаимодействиях странных частиц можно исследовать продольную поляризацию гиперонов в процессе /С*~ + р-*-я~ + 2+.
Удивительно, что нарушение четности в распаде 2 позволяет определить состояние ее поляризации. Воспользуемся аргументами п. 5.6.4. В качестве оси квантования выберем не нормаль к плоскости реакции, а направление импульса 2+, тогда угловое распределение в с. ц. м. 2+ можно представить в виде W (0') = (4я)-‘ (1 + aPs cos 0'), где угол 0' измерен относительно оси квантования. В этом случае Рх —продольная поляризация, а а?=0, так как при распаде четность нарушается. Лейтнер и др. [124] не обнаружили какой-либо заметной асимметрии, что согласуется с сохранением четности в процессе рождения. Лэндер, Пауэлл и Уайт [115] аналогичным образом исследовали реакцию А~р—ул°Л°.
Хотя в этих экспериментах получены гораздо менее строгие ограничения на вид сильных взаимодействий с нарушением четности, чем в работах Ю. Г. Абова и В. М. Лобашова [2, 3, 127], тем не менее эти результаты имеют важное значение, так как эксперименты проводились при более высоких энергиях. Могло-оказаться, что взаимодействие с нарушением четности проявляет себя только при высоких энергиях. Этого следовало бы ожидать, если бы, например, радиус этого взаимодействия был: много меньше радиуса сильного взаимодействия с сохранением
159
четности. Поэтому так важна проверка закона сохранения четности в широком диапазоне энергий.
Другой способ проверки инвариантности относительно пространственной инверсии включает статические электрические дипольные моменты. В п. 5.2.1 мы видели, что если четность сохраняется, то статический электрический дипольный момент в любом собственном состоянии гамильтониана должен обращаться в нуль. Однако, как указал Л. Д. Ландау [114], если выполняется инвариантность относительно обращения времени, статический электрический дипольный момент должен обращаться в нуль даже в том случае, если четность не сохраняется.
5.7.2. Краткий итог. Подводя итог выполнению закона сохранения четности, рассмотрим последовательно разные классы взаимодействий.
