Лептоны и кварки - Окунь Л.Б.
ISBN 5-02-014027-9
Скачать (прямая ссылка):
коэффициента преломления, то в таллии-в мнимой части.
Эффекты несохранения четности должны наблюдаться также и в ц-атомах,
однако пока что экспериментальная точность здесь совершенно недостаточна
для их обнаружения.
Я-нечетные ядерные силы
Мы не будем подробно обсуждать вклад нейтральных токов в нуклон-нуклонное
слабое взаимодействие. Несохранение четности в ядерных силах, наблюдаемое
на опыте, может быть обусловлено как заряженными токами, так и
нейтральными. Выде-
23. СВОЙСТВА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ БОЗОНОВ
221
лить эффект нейтральных токов можно путем измерения на опыте изовектор
ной компоненты Р-нечетных ядерных сил. Дело в том, что в произведении
заряженных токов этот член возникает с малым множителем sin2 0С, в то
время как в произведении нейтральных токов он не подавлен. Член с АТ = 1
должен проявляться, в частности, в S-волновой Р-нечетной изовекторной
вершине feiklNxiNnk (аналогичные вершины с АТ = 0, 2 запрещены
сохранением СР-четности).
Анализ сравнительно большого эффекта несохранения четности, наблюдаемого
в ядрах 19F, 41К, 175Lu и 181Та, проведенный рядом авторов, указывает на
то, что / примерно на порядок больше, чем это ожидалось в случае одних
заряженных токов. Если эта интерпретация правильна, то следует ожидать
большой (~0,5%) циркулярной поляризации фотонов в переходе с
возбужденного уровня 0+ на основной уровень 1+ в ядре 18F. (Большой
ожидаемый эффект связан с тем, что рядом с уровнем 0+, имеющим 7 = 0,
расположен уровень 0" с Т= 1). К сожалению, это предсказание может быть
сильно уменьшено чисто ядерными эффектами, величина которых сегодня
неизвестна.
23. СВОЙСТВА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ БОЗОНОВ
В этой главе мы вычислим парциальные и полные ширины W-и Z-бозонов и
обсудим уже осуществленные и планируемые эксперименты по рождению этих
частиц.
В стандартной модели электрослабого взаимодействия массы промежуточных
бозонов однозначно предсказываются, если известен угол Вайнберга:
Нейтринные эксперименты, обсужденные в предыдущей главе, дают sinG^pr"
1/2. Это значит, что /%,"80 ГэВ; тг"90ГэВ.
Эксперименты, осуществленные на специально построенном для этой цели
протон-антипротонном коллайдере ЦЕРН, привели в 1983 г. к открытию W- и
Z-бозонов с массами, в пределах точности опыта совпадающими с
предсказанными.
Если говорить не просто о качественном, но также и о количественном
сопоставлении эксперимента и теории, то следует принять во внимание, что
величина sin2 0r = e2/g-2 = а/а^ является не константой, а функцией
переданного импульса. Это обусловлено радиационными поправками и в первую
очередь тем, что в основном из-за электронной поляризации вакуума а
меняется примерно
222
23. СВОЙСТВА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ БОЗОНОВ
на 7% от Q2 = О до Q2" т^:
а(0)"1/137, а (%) " 1/128.
Примерно в таком же соотношении меняется и sin2 0^, поскольку aw из-за
массивности Н7-бозонов в интервале 0 < Q2 < т\г практически не изменяется
(более подробно вопрос об изменении sin2 0^, обсуждается в гл. 25 в
разделе ''"Бегущие" константы связи"). Величина sin20,p = 0,233 ±0,006,
полученная путем теоретической обработки всех данных нейтральных токов, о
которой говорилось в примечании в начале гл. 22, относится к Qa"т^г.
С учетом сказанного выше мы выпишем формулы для масс W-и Z-бозонов в том
виде, как они обычно приводятся в литературе:
д d(r)_______________
W Sin 0^(1-Дг)1^2 '
Mm
где A0=(najV2G)1/2 = 37,281 ГэВ, "=1/137-0,36, G = l,16637x х10-5ГэВ-2,
Ar = 0,07, причем при расчете радиационной поправки А г принимается mt =
тн= 100 ГэВ.
С учетом экспериментальных данных о массах W7-бозонов {Mw= 80,9 ± 1,4
ГэВ, Mz = 91,1 ±0,1 ГэВ) среднее значение sin^y принимается равным:
sin2 Qw = 0,23 ± 0,01.
Распады lV-бозонов
Прежде всего вычислим ширину распада W± ->¦ e±v. Вспомним, что
взаимодействие Н7-бозона с током ev фиксировано требованием калибровочной
инвариантности. Из члена
iLDL = iL(d-±gTA-tg'YB')L,
где
L=(v?), тД = т,Л, + т+Г- + тЦ7+, сразу следует, что вершина Wev имеет вид
-y~g(v№L+~eLW*vL).
Воспользуемся стандартной формулой (см, гл. 28, п. 4):
г = -Ш-
3 ¦ 2т^8л
Здесь множитель 1/3 возник от усреднения по спиновым состояниям Н7-
бозона, черта означает суммирование по спиновым
РАСПАДЫ Z-БОЗОНОВ
223
состояниям лептонов и W7-бозона, гдг. ""*"•
Г = f ?"р + -^г-) 4 Тг ЛТсЯтр С1 + 7б)2 =
.в*-4 (P.Pv). 2 ,
о - S mW•
Член kakb/rriw в матрице плотности ^-бозона дает нулевой вклад, так как
мы положили массу электрона равной нулю. Отсюда сразу же следует, что
Г (W7 -ev) == €ИИЕ = " 225 МэВ,
' 48л 6|^2я
если ту " 80 ГэВ. (Мы воспользовались тем, что g2/2m^ - 4G/K2.)
Поскольку можно пренебречь не только массой электрона, но и массами мюона
(р) и тритона (т) по сравнению с массой ^-бозона, то
Г (W - ev.) = Г(W - рдд = Г (W7->- tv,).
Рассмотрим теперь адронные распады ^-бозона. Согласно партонной модели
суммарная вероятность распада W7-бозона в адронное состояние с квантовыми
числами пары ud равна вероятности распада на эту пару, вычисленной в
