|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
К-мезоны | К-мезоны (далее К) каоны, группа нестабильных элементарных частиц, в которую входят две заряженные (К + , К - ) и две нейтральные (К0, ) частицы с нулевым спином и массой приблизительно в 970 раз большей, чем масса электрона. К -м. участвуют в сильных взаимодействиях, т. е. являются адронами; они не имеют барионного заряда и обладают отличным от нуля значением квантового числа странности (), характеризующей их поведение в процессах, обусловленных сильным взаимодействием: у К + и К° = + 1, а у К - и (являющихся античастицами К + , К°) = —1. Совместно с гиперонами К-м. образуют группу так называемых странных частиц (частиц, для которых ¹ 0).
К + и К° одинаковым образом участвуют в сильных взаимодействиях, имеют приблизительно одинаковые массы и различаются лишь электрическим зарядом. Они могут быть объединены в одну группу — так называемый изотопический дублет (см. Изотопическая инвариантность) и рассматриваются как различные зарядовые состояния одной и той же частицы с изотопическим спином = 1/2. Аналогичную группу составляют и . Из-за различия в странности нейтральные К-м. К° и являются разными частицами, различным образом участвующими в сильных взаимодействиях.
Согласно современной классификации элементарных частиц, К-м. (К + , К°, , ) вместе с p-мезонами (p + , p0, p-) и h0-мезоном входят в одну группу (октет) частиц, приблизительно одинаково участвующих в сильных взаимодействиях.
Открытие К-мезонов связано с работами большого числа ученых в различных странах. В 1947—51 в космических лучах было открыто несколько частиц, массы которых, измеренные с доступной в то время точностью, были приблизительно одинаковыми, а способы распада — разными.
Табл. 1.— Основные характеристики и способы распада К-мезонов
Частица
|
Масса m (Мэв)
|
Странность
|
Время жизни t: (сек)
|
Способы распада
|
Вероятность распада (в %)
|
К+
К-
|
494
|
+1
—1
|
1,2-10-8
|
m±+n
p±+ p0
p±+ p—+ p+
p±+p0+p0
m±+p0+n
e±+p0+n
e±+n
|
64
21
5,57
1,70
3,18
4,85
1,2-10-5
|
К0
|
498
|
+1
—1
|
|
Распады на ~50% по схеме 0 и на ~50% по схеме и на 0L (см. табл. 2).
|
Табл. 2.— Основные способы распада 0 и 0L
Частица
|
Масса м
|
Время жизни t (сек)
|
Способы распада
|
Вероятность распада (в %)
|
0
|
"m0
|
0,86-10-10
|
p++ p—
p0+p0
|
68,7
31,3
|
0L
|
"m0
Разность масс:
m L — m s " 3-10-6 эв
|
5,4-10-8
|
p0+p0+p0
p++p—+p0
p±+m±+n
p±+e±+n
p++ p—
p0+p0
g+ g
|
21,5
12,6
26,8
38,8
0,16
0,12
5-10-4
|
Это были так называемые q-мезоны, распадающиеся на два пи-мезона, t-мезоны, распадающиеся на три p-мезона, и др. Значит. прогресс в изучении этих частиц начался с 1954, когда их удалось получать с помощью ускорителей заряженных частиц. Тщательные измерения масс и времен жизни показали, что во всех этих случаях наблюдались различные способы распада одних и тех же частиц, названных К-м.
Открытие К-м. сыграло важную роль в физике элементарных частиц; оно помогло установить новую характеристику сильно взаимодействующих частиц (адронов) — странность и создать современную систематику адронов (см. Элементарные частицы). Изучение распадов К-м. дало первые сведения о несохранении в слабых взаимодействиях пространственной и зарядовой четности, а также о нарушении комбинированной четности (см. Четность, Зарядовое сопряжение, Комбинированная инверсия).
Сильные взаимодействия К-мезонов. Наличие у К-м. отличной от нуля странности накладывает (из-за сохранения в сильных взаимодействиях) характерный отпечаток на процессы сильных взаимодействий с участием К-м. Так, К+ и К0, имеющие = +1, рождаются при столкновениях "нестранных" частиц — p-мезонов и нуклонов (протонов и нейтронов) — только совместно с гиперонами или , , имеющими отрицательное значение странности (см., например, в ст. Гипероны).
Поскольку все гипероны имеют отрицательную странность, они легче рождаются в процессах, вызванных К— и , чем в процессах, вызванных К+ и К0. Например, возможна реакция + р ® L0 + p+, тогда как реакция К0 + р ® L0 + p + запрещена законом сохранения странности в сильных взаимодействиях (здесь р — протон, L0 — гиперон). Рождение гиперонов в пучках К+, К0 менее вероятно, т.к. оно требует появления совместно с гипероном нескольких дополнительных К+ или К0.
Поэтому медленные К+, К0 слабее взаимодействуют с веществом, чем , .
Слабые взаимодействия К-мезонов. Распады К-м. обусловлены слабым взаимодействием и происходят с изменением странности на 1 (в слабых взаимодействиях странность не сохраняется). Распады могут осуществляться различными способами и подчиняются эмпирическим правилам, определяющим изменение странности, изотопического спина адронов и пр. (см. Отбора правила). В распадах К-м. не сохраняются пространственная и зарядовая четности, что проявляется, например., в возможности распада как на 2 p-, так и на 3 p-мезона.
Рисунок иллюстрирует процессы сильного и слабого взаимодействия К-м.
Специфические свойства нейтральных К-мезонов. Выше отмечалось, что К0- и -мезоны, отличаясь друг от друга значениями квантового числа странности, участвуют в процессах сильного взаимодействия как две различные частицы. Поскольку, однако, в процессах слабого взаимодействия, в частности в распадах К-м., странность не сохраняется, оказываются возможными взаимные превращения 0 Û . Наличие таких переходов между частицей и античастицей, имеющими разные значения одного из квантовых чисел, характеризующих элементарные частицы, обусловливает специфические, уникальные свойства нейтральных К-м. Для любых других частиц существование подобных переходов запрещено строгими законами сохранения электрического или заряда (а также, по-видимому, и лептонного заряда для переходов нейтрино — антинейтрино).
В вакууме благодаря переходам 0 Û состояниями, имеющими определенную энергию и время жизни, будут не К0 и , а две квантово-механических суперпозиции этих состояний. Эти суперпозиции соответствуют частицам с различными массами и различными временами жизни: долгоживущему 0L- и короткоживущему 0-meзонам. Разность масс 0 и 0L обусловлена слабым взаимодействием, вызывающим переходы 0 Û , и весьма мала. Время жизни и способы распада 0 и 0L указаны в.
Таким образом, в то время как в процессах, вызываемых сильным взаимодействием, проявляются состояния К0 и , обладающие определенными значениями странности (сохраняющейся в сильном взаимодействии), в процессах слабого взаимодействия (в распадах) проявляются как частицы состояния 0L и 0. Состояния 0L и 0 близки к суперпозициям состояний, которые называют 01 и 02:
0s " 01 = ,
0L " 02 = ,
т. е. 0L и 0 приблизительно на 50% "состоят" из К0 и на 50% — из . Аналогичным образом можно утверждать, что К0 и приблизительно на 50% "состоят" из 0 и на 50% — из 0L тот факт, что состояния К0 и представляют суперпозицию двух состояний 0L и 0 разными массами и временами жизни, приводит к появлению своеобразных осцилляций ("биений"): К0, возникая в результате сильного взаимодействия, на некотором расстоянии от точки рождения частично превращается за счет слабого взаимодействия в и потому оказывается способным вызывать ядерные реакции, характерные для и запрещенные для К0, например реакцию + р ® L0 + p + (эффект Пайса — Пиччони). Др. своеобразное явление — так называемая регенерация короткоживущих 0-meзонов при прохождении через вещество долгоживущих 0L-meзонов: на достаточно больших расстояниях от места образования пучка К0 (или ) пучок состоит практически только из долгоживущих 0L, т.к. короткоживущие 0 распадаются раньше. Поэтому на таких расстояниях наблюдаются лишь распады, характерные для 0L (). Казалось бы, 0 не могут вновь появиться в пучке. Однако если пучок 0L пропустить через слой вещества, то из-за различия во взаимодействиях с веществом К0 и , составляющих 0L, изменяется относительный состав пучка и в пучке 0L появляется добавка 0 с характерными для 0 распадами.
Комбинации 01 и К02 обладают определенной симметрией относительно операции комбинированной инверсии (СР): при переходе от частиц к античастицам (операция зарядового сопряжения С) с одновременным пространственным отражением (операция Р) волновая функция, соответствующая состоянию 01, остается неизменной, а волновая функция К02 меняет знак. Поэтому состояние 01 может распадаться на 2p (систему, обладающую теми же свойствами относительно операции СР, что и 01), a 02 не может. Поскольку вероятность распада на 2p значительно превышает вероятности др. способов (каналов) распада, большое различие во временах жизни долго- и короткоживущих К-м. считалось указанием на существование в природе симметрии относительно операции комбинированной инверсии, а состояния 0L и 0 отождествлялись с 01 и К02. Однако в 1964 было установлено, что долгоживущий К-м. с вероятностью приблизительно 0,2% распадается на 2p. Это свидетельствует о нарушении СР-симметрии и об отличии состояний 0L и 0 от 01 и К02. Природа сил, нарушающих СР-симметрию, еще не выяснена. Имеющиеся эксперимент. данные не противоречат возможности существования в природе особого "сверхслабого" взаимодействия, нарушающего симметрию СР и проявляющегося в распадах нейтральных К-м.
Лит.: Марков М. А., Гипероны и К, М., 1958; Далиц ., Странные частицы и сильные взаимодействия, пер. с англ., М., 1964; Окунь Л. Б., Слабое взаимодействие элементарных частиц, М., 1963; Ли Ц. и By Ц., Слабые взаимодействия пер. с англ., М., 1968; Газиорович С., Физика элементарных частиц, пер. с англ. М., 1969; Эдер Р. К, Фаулер Э. К, Странные частицы, пер. с англ., М., 1966.
С. С. Герштейн.
Схематическое изображение фотографии, полученной в пузырьковой камере, иллюстрирующее процессы сильного и слабого взаимодействий К-мезонов. В точке 1 за счет сильного взаимодействия происходит реакция К - + p®- + К + + К0, в которой сохраняется странность. Распады образовавшихся частиц происходят в результате слабого взаимодействия с изменением странности на 1: К0®p + + p - (в точке 2); -®L0 + К- (в точке 3); L0®p + p - (в точке 4); К-®p + + p - + p - (в точке 5). Треки частиц искривлены, так как камера находится в поле. Пунктиром обозначены треки нейтральных частиц, не оставляющие следа в камере.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Новости 21.11.2024 11:36:03
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
