Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
Здесь уже повернуты три кварка: d, s, Ъ —» d', s', Ь', и вместо матрицы поворота 2x2 нужна матрица 3x3, общий вид которой громоздок. Можно показать, что элементы этой матрицы выражаются через 4 независимых параметра: 3 угла в трехмерном пространстве G1, G2, G3 и фазовый множитель ехр(гб).
VII.4.5. СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
979
7°. Фундаментальной особенностью слабого взаимодействия является его зеркальная асимметричность. Экспериментально была обнаружена полная зеркальная асимметрия (нарушена ^-четность) в (3-распаде ядер, в распадах мюонов, пионов, каонов и гиперонов.
Несохранение /“-четности в слабом взаимодействии означает, что лагранжиан этого взаимодействия должен состоять из двух слагаемых: скалярного и псевдоскалярного. За счет скалярного слагаемого псевдоскалярный .йТ+-мезон с сохранением Р-четности распадается на 3 пиона, а за счет псевдоскалярного слагаемого тот же .йТ+-мезон с нарушением Р-четности распадается на 2 пиона. В большинстве других распадов оба слагаемых дают одни и те же конечные частицы, но в разных орбитально-спиновых состояниях. Интерференция этих состояний и дает зеркальноасимметричные эффекты: например, продольную поляризацию спина (3-распадного электрона в направлении, противоположном его импульсу, или корреляцию импульса (3-электрона со спином распадающегося нейтрона. При /-’-отражении такие корреляции меняют свой знак, и поэтому в зеркале видны процессы, которых нет в природе. Для того, чтобы лагранжиан слабого взаимодействия давал сумму скаляра и псевдоскаляра, слабые токи должны представлять собой разность полярного и аксиального векторов. Такой ток назвали V-A-током. Для электрон-нейтринного тока его полярно-векторная часть V имеет вид ё VaVe, его аксиально-векторная часть А: ёуа(1 + y5)ve, где
V5 = їїоУіУгУз' aYa — матрицы Дирака. Величина ~ (I + V5),
действуя на четырехкомпонентный спинор \|/, описывающий безмассовую частицу, выделяет из него компоненту \|/L, имеющую левую спиралъностъ. Величина
I (I — V5) выделяет правоспиральную компоненту \|/R.
Все частицы входят в V-A tok своими левыми спиральными компонентами vj/L, а все античастицы — правыми vj/R . Обычно о V-А-токе говорят как о левом токе, имея в
980
VII.4. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
виду при этом входящие в него частицы, а не античастицы. Все эксперименты говорят об универсальности F-Л-структуры заряженных токов.
Лагранжиан заряженных токов имеет вид
Lt = J= GFJaJa •
где
Ja = 2( gL VavEL + Pb Vavfl L + ^L Yavt L +
+ d'Lyau L + s'L vacL + b'byat L).
8°. Р-отражение является одним из трех дискретных преобразований. Два других — обращение времени Г и зарядовое сопряжение С — тесно связаны с P-отражениями. В квантовой теории поля существует фундаментальная теорема Людерса—Паули (1955 г.) или СРТ-теорема, согласно которой лагранжиан физической системы должен быть СРТ-инвариантен. Таким образом, нарушение .P-симметрии должно сопровождаться нарушением С-симметрии, или Г-симметрии, или обеих вместе.
В слабых распадах с нарушением Р-симметрии найдено полное нарушение С-симметрии. Например, если распадные электроны имеют преимущественно левую поляризацию, то распадные позитроны в С-сопряжен-ных распадах имеют преимущественно правую поляризацию. Особенно ярко нарушение как P-, так и C-симметрии проявляется в свойствах безмассовых нейтрино, представляющих собой как бы идеальные винты: все нейтрино имеют левую спиральность, все антинейтрино — правую. До 1964 г. все исследованные распады (в пределах точности эксперимента) удовлетворяли требованиям комбинированной СР-симметрии, но в 1964 г. Дж. Кронин, Дж Кристенсен, В. Фитч и Р. Терли обнаружили распад долгоживущего .К-мезона на 2 пиона:
JVT-O , _
^long -» Я+Я .
Поскольку в основном -Kfcng -мезоны распадаются на С.Р-нечетные состояния трех пионов, а состояние
Vll 4.5. СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
981
TT+Jt — CP-четно, то открытие распада Kjong —> Jt+Jt означало нарушение С-Р-еимметрии.
В отличие от P- и С-асимметрии все известные CP-асимметричные эффекты малы (около IO-3 в амплитуде) и ограничены только распадами -K^ng -мезона.
9°. В 1973 г. были обнаружены безмюонные нейтринные реакции типа —> уцрл+л“, обусловленные
взаимодействием нейтральных токов. В этих реакциях мюонные нейтрино, сталкиваясь неупруго с нуклонами, не превращались в мюоны, а оставались мюон-ными нейтрино. Был сделан вывод о существовании взаимодействия нейтрального нейтринного тока типа
Vji Vj1 и нейтральных кварковых токов типа Uuudd.
Константа этого взаимодействия оказалась примерно такой, как у заряженных токов. Поиски других нейтральных токов привели к открытию в 1978 г. слабого электронного тока ё е. Этот /’-нечетный ток проявился в эффекте вращения плоскости поляризации лазерного луча, проходящего через пары атомарного висмута. Оптическая активность паров висмута означает существование не сохраняющего P-четность слабого взаимодействия между атомными электронами и и- и d-кварками.
Взаимодействие тока ее с токами uuuddнаблюдалось (1978 г.) в рассеянии продольно-поляризованных электронов с дейтронами — ядрами дейтерия.
