Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Схема рассуждений Ли и Янга была такова. Поскольку т+- и 9+-мезоны имеют одинаковые массы, времена жизни
.*}* 114. К-мезоиы
269
и спины, они должны быть тождественны друг Другу и по всем остальным параметрам, в том числе и по значению внутренней четности. Однако при распаде т+ = 0+-частицы четность не сохраняется и, следовательно, при получении формул (114.7) и (114.10) нельзя опираться на закон сохранения четности. Тогда, конечно, никакой (0 —х)-проблемы не будет, но возникает еще более серьезная проблема, заключающаяся в необходимости распространения гипотезы о нарушении закона сохранения четности на все слабые процессы, включая Р-распад, который характеризуется такой же константой, что и распад /С-мезона.
Серьезность этой новой проблемы заключалась в том, что, с одной стороны, первая теория Р-распада опиралась на закон сохранения четности, а с другой, ее выводы подтверждались многочисленными экспериментами. О том, как Ли и Янг преодолели и эту, еще более серьезную проблему, мы уже рассказывали раньше (см. § 18, п. 8).
Итак, согласно Ли и Янгу х+=8+ и вообще все ЛГ-мезоны, перечисленные в п. 2 этого параграфа, следует считать одной и той же частицей, имеющей несколько различных схем распада с разной вероятностью:
+ Х + (1]4]2)
Масса и время жизни ЛГ-мезона соответственно равны тк =(966,041 +0,018) те; хк =(1,2371 +0,0028) -Ю-8 с. (114.13)
Распадные свойства К~-мезонов изучены хуже (из-за большой вероятности захвата), однако в соответствии с СРТ-теоремой (см. § 103, п. 3) можно считать, что они имеют такие же массу, время жизни и спин, как и К+-мезоны и зарядово-сопряженные схемы распада. Экспериментально известно, что шк =/ик* итк =тк с точностью не хуже 99,9%.
Полезно отметить, что нарушение закона сохранения четности в распаде А>мезонов не мешает им иметь определенную внутреннюю четность. Здесь дело обстоит так же, как в случае
270
Глава XX. Странные частицы
тс-мезонов и (З-радиоактивных ядер, в распаде которых тоже нарушается закон сохранения четности, но которые имеют определенную внутреннюю четность. Разница только в том, что четность тс-мезонов и атомных ядер определяется по отношению к нуклонам, а АГ-мезонов— по отношению к Л-гиперонам. В этом смысле АГ-мезоны имеют отрицательную внутреннюю четность, что в сочетании с нулевым спином означает их принадлежность к одному и тому же с тс-мезонами классу псевдоскаляров.
Барионный заряд АГ-мезонов, как это следует из схем распада, равен нулю (5 = 0).
§ 115. Гипероны
Как уже упоминалось, в 1951 г. при исследовании космических лучей с помощью камеры Вильсона, помещенной в магнитное поле, были обнаружены К-вилки из двух следов заряженных частиц, часть которых возникла в результате распада 9°-мезона, а часть — при распаде другой нейтральной нестабильной частицы V°x. Масса и энергия вторичных заряженных частиц, на которые распадается К?-частица, или, как ее потом назвали, Л-частица, были оценены по значению импульса и ионизации, в результате чего была установлена следующая схема распада Л-частицы:
Л-/> + я", Qss37 МэВ. (П5.1)
Позднее Л-частицы изучались с помощью пузырьковых камер, помещенных в магнитное поле, которое позволяет идентифицировать протоны и я "-мезоны Л-распада и определять их импульсы, а также с помощью метода эмульсионной камеры, в которой при достаточно больших ее размерах могут укладываться полные пробеги как протона, так и тс"-мезона; следовательно, методом эмульсионной камеры также может быть проведен полный анализ Л-распада.
На рис. 441 приведена схема распада Л-частицы, на которой изображены след протона р и след тс "-мезона, оканчивающийся трехлучевой звездой.
Измерение энергии протона и я-мезона для большого числа аналогичных случаев дало для Q "значение 37,76 МэВ, откуда для массы Л-частицы получается значение mA = (2183,23±0,l0)mt,.
Время жизни Л-частицы было Рис 441 определено при анализе большого
§ 115. Гипероны
271
числа случаев Л-распада с известными длинами пробегов до места распада (в камере Вильсона, пузырьковой камере и фотоэмульсии). По последним данным оно равно
тЛ = (2,631+0,020)-10"1Ос.
Приведенная выше схема распада Л-частицы осуществляется примерно для 2/3 всех случаев. В остальных случаях распад протекает по схеме
Л^« + л°; (2 = 39,05 МэВ. (115.2)
Этот процесс был изучен с помощью ксеноновой пузырьковой камеры, позволяющей регистрировать (е+ — е")-пары, образованные у-квантами от распада л°-мезонов.
В очень редких случаях наблюдаются также лептонные схемы распада Л-частицы:
A->p + e~+ve; A->/> + u"+vM (115.3)
(около 0,1 и 0,01% для первой и второй реакции соответственно).
Метастабильные частицы тяжелее протона с временем жизни порядка Ю-10 с, барионным зарядом В=\, лептонным зарядом L = 0 и некоторыми специфическими (странными) свойствами (о которых речь пойдет несколько позже) были названы гиперонами.
Л-частица является нейтральным гипероном. Кроме Л-гиперона в 1954 г. в опытах на брукхейвенском ускорителе с энергией 3 ГэВ (так называемый космотрон) и в 1958 г. в составе космических лучей были обнаружены заряженные Е*-гипероны со следующими схемами распада:
