Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
К°+р-+\ + п+. (118.14)
В результате взаимодействия пучок снова будет обогащаться К°-мезонами. В предельном случае полного поглощения (толстая перегородка П2) опять останутся только К°-мезоны, которые представляют собой 50%-ную смесь К?- и К "-частиц. Таким образом, после прохождения пучка К "-частиц через перегородку в нем снова возникают К j-частицы, которые должны обнаружить себя по быстрым (10"10 с) распадам на два я-мезона (регенерация К° и К "-мезонов).
300
Глава XX. Странные частицы
х-
П1
I.
'*Р
Л
4
Рис. 449
Рис. 450
Волновая функция нейтральных А"-мезонов K(t) с течением времени будет преобразовываться следующим образом:
(ИМ 5)
? = 0
2 ~*' 2
\tpz(K°) \ после взаимо-
1 i действия
Если перегородку заменить непрерывно распределенным веществом, то вероятности образования А"0 и АГ°-мезонов (которые пропорциональны квадрату модуля соответствующих волновых функций) будут изменяться в соответствии с рис. 450.
Таким образом, при движении АГ°-мезонов в веществе их первоначальное количество через г:»т(А"?) должно уменьшиться в 4 раза. Одновременно должно наблюдаться «возрождение» К0, интенсивность которых через t^>x(Kl) будет равна интенсивности А"0 [предполагается, что ?<кт(ю!)].
Впоследствии все описанные выше свойства К0-, К -, Кх-и А"°-мезонов были подтверждены экспериментально с погрешностью менее 0,5%. Таким образом, закон сохранения комбинированной четности в процессах распада нейтральных АГ-мезонов можно считать проверенным с точностью, превышающей 99,5%.
3. РАЗНОСТЬ МАСС НЕЙТРАЛЬНЫХ К-МЕЗОНОВ
Теоретическое предсказание и экспериментальное подтверждение весьма своеобразных процессов рождения, распада, захвата и регенерации нейтральных АГ-мезонов является одним из самых замечательных успехов квантовой механики и физики элементарных частиц. Но это еще не все! Оказывается, на рис. 450 изображена всего лишь грубая картина явления регенерации. На самом деле она имеет своеобразную тонкую
§ 118. Свойства нейтральных К-мезонов
301
структуру типа осцилляции, обусловленных небольшим различием А/и в массах К\- и К "-мезонов. Это различие связано с тем, что К\- и ЛГ "-мезоны имеют различные виртуальные процессы (АГ??±2тс, ЛГ°<±Зтс). Поскольку это различие проявляется в рамках слабого взаимодействия, оно может приводить лишь к очень малым значениям А/и «Ю-5 эВ. И вот такое малое значение оказалось возможным не только заметить, но и измерить. Это самое точное измерение массы, которое когда-либо было сделано физиками.
Идея соответствующего опыта заключается в следующем. Согласно (118.15) пучок нейтральных АГ-мезонов в момент t = 0 (когда рождается только АГ°-составляющая) описывается волновой функцией ЯТ(0) = АГ"=(АГ" + К2)/у/2. Волновая функция пучка в момент t
К(1)=~=[КЦ1) + К°2({)], (118.16)
где (в системе единиц h = с = 1)
Ar?(r) = AT?exp[i,n1r-y1f/2]; K°2(t) = K°2exp[i/n2r-y2r/2];
тх и Yj—масса и постоянная распада АГ?-мезона; тг и У2—масса и постоянная распада АГ"-мезона. Таким образом,
Ar(0=-^[A^exp(i,n1r-y,r/2)]+A:5exp(i,n2/-Y2f/2)], (118.17)
или с учетом (118.11)
K(t)=l-{K° [exp(iffi1f-y1f/2)+exp(i,n2?-y2f/2)] +
(118.18)
+ АГ°[exp(i/H2f-y2f/2)- exp(i,n1r-y1r/2)]}.
Вероятности W[K°) и W(K°) наблюдения в момент t состояний К0 и Кь равны квадратам модулей выражений, стоящих при К0 и К0:
W(K°)=Ue-^, + e-^t + 2e-y-1^tcos(Amt){\
4'
yi +72
^(?°)=i[e Yl' + e-^'-2e-]v:i'cos(A,n?)].
У (118.19)
Изменение W(K°) и W(K°) со временем схематически показано на рис. 451. Это и есть осцилляторная тонкая структура рис. 450.
302
Глава XX. Странные частицы
j—i i i i_l_j_'''i
1 f 6 8 t/es
Нечто похожее на рис. 451 действительно наблюдалось в опыте по регистрации взаимодействия возрожденных /?°-мезо-нов. Опыт был поставлен с помощью пропановой пузырьковой камеры, в которой наблюдались процессы рождения АГ°-мезонов в реакции по схеме
К++п-+К°+р (118.20)
и процессы взаимодействия К°-мезонов по схеме
о
Рис. 451
К°+р-+А + П+,
(118.21)
которые происходили на некотором расстоянии от точки рождения АГ°-мезона. Распределение событий типа (118.21) по расстоянию от места рождения АГ°-мезона (т. е. по времени от момента его рождения) позволило определить период осцилляции, из которого было получено Дги%10-5эВ. Современное значение Am равно
4. НАРУШЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ ЧЕТНОСТИ В А^-РАСПАДЕ. К$- И А^-МЕЗОНЫ
Замечательные успехи, полученные при изучении свойств нейтральных А'-мезонов, в очередной раз подтвердили, и притом самым блестящим образом, справедливость закона сохранения комбинированной четности. Тем сильнее было потрясение физиков, когда на очередной международной конференции по физике высоких энергий (Дубна, 1964) они услышали об опыте, в котором было доказано нарушение закона сохранения CP-четности в А"2-распаде!
Во избежание недоразумений сразу же отметим, что обнаруженное нарушение CP-четности по масштабу эффекта очень невелико (примерно 0,2%)*. Поэтому все результаты пп. 2 и 3 с высокой степенью точности (около 99,8%) остаются
