Тяжелый мезон
Cтраница 3
Согласно представлениям о природе сильных взаимодействий, основанным на квантовой хромодинамике ( КХД), нуклоны в нормальном ядерном веществе в значительной степени сохраняют свою индивидуальность, а эффекты КХД существенны лишь на малых расстояниях между нуклонами. Задача вычисления потенциала NN-взаимодействия в рамках КХД пока не решена. Обмен тяжелыми мезонами между нуклонами происходит на столь малых расстояниях, что их кварк-глюонная природа становится существенной. [31]
S-матрицы ( фазы рассеяния и параметры смешивания действительны ниже порога рождения пионов), но лишь в конечном числе состояний со значениями орбитального момента I вплоть до нек-рого / макс. Идея его состоит в привлечении из теории поля информации о взаимодействии нуклонов в состояниях с I макс - В этих состояниях с высокими значениями I преобладающим является вклад Фейн-мана диаграммы, учитывающей обмен одним я-ме-зоном, что наглядно следует из соответствия ядерных сил с радиусом R - Й / ш с обмену частицей с массой тг. Обмен более тяжелыми мезонами приводит к более короткодействующим силам. Этот метод дает возможность независимо определить величину константы пион-нуклонного взаимодействия / ( см., напр. [32]
Такое специальное выделение связано с более коротким временем жизни 6 -частицы. Время жизни этой частицы примерно в 100 раз короче времени жизни всех других тяжелых К-мезонов - факт, не получивший пока своего объяснения. Эта особенность нейтрального тяжелого мезона дает известное право на имя собственное. [33]
Ряд исследований указывает, что в ядерных ливнях, вызываемых частицами космических лучей, кроме ji - мезонов и я-мезонов, наблюдаются и более тяжелые заряженные и нейтральные частицы. Поуэлл, Рочестер и другие физики в 1948 - 1954 гг. сделали более 150 000 снимков с камерой Вильсона и в нескольких десятках случаев обнаружили на этих снимках двулучевые ( V-образные) следы распада мезонов, имеющих массу, в несколько раз превышающую массу я-мезонов, а также нейтральных и заряженных частиц с массой, превышающей массу нуклонов. Позже следы распада этих тяжелых мезонов и гиперонов ( так стали называть частицы с массой больше массы нуклона) были наблюдены и в опытах с толстослойными фотопластинками, а в последние годы они были получены в опытах с мощными ускорителями частиц. [34]
Эта сердцевина не позволяет нуклонам тесно сблизиться с заметной вероятностью; поэтому несущественно, добавляет ли обмен п мезонами притягивающее или отталкивающее взаимодействие на таких малых расстояниях и какова величина такого взаимодействия. По этой же причине взаимодействие нуклонов с более тяжелыми мезонами ( например, / С-мезонами, масса которых составляет 1000 масс электрона) не будет сильно сказываться на ядерных силах при малых энергиях. Отталкивающая сердцевина не связана с взаимодействием нуклона с этими тяжелыми мезонами, как одно - время предполагалось, а возникает естественным образом благодаря взаимодействию с обычными ти - мезонами. [35]
Кроме электрического заряда элементарные частицы характеризуются и другими зарядами. Так, легкие частицы нейтрино, электроны и ц-мезоны ( мюоны) имеют лептонный заряд. Протоны, нейтроны и более тяжелые частицы - гипероны имеют барионный заряд, я-мезоны ( пионы), К-мезоны ( каоны) и другие более тяжелые мезоны не имеют лептонного и барионного зарядов. [36]
СВ, основанные на КХД, поставили задачу расчета потенциала СВ нуклонов в рамках КХД, но она пока не решена, поскольку не решена и более простая задача о построении теории одного нуклона. Она позволяет качественно понять природу отталкива-тельного кора, оценить его радиус и высоту, но не позволяет рассчитать вид потенциала на больших расстояниях. Под большим вопросом, с точки зрения КХД, оказывается статус мезонов ( за исключением л-мезона) в формировании потенциала СВ нуклонов: обмен тяжелыми мезонами между нуклонами происходит на столь малых расстояниях, что их кварк-глюонная природа становится существенной. Особое место в КХД-теории СВ принадлежит я-мезону. [37]
Кроме электрического заряда элементарные частицы характеризуются и другими зарядами. Так, легкие частицы нейтрино, электроны и ц-мезоны ( мюоны) имеют лептонный заряд. Протоны, нейтроны и более тяжелые частицы - гипероны имеют барионный заряд, л-мезоны ( пионы), / С-мезоны ( каоны) и другие более тяжелые мезоны не имеют лептонного и барионного зарядов. [38]
В схеме Гольдгабера возникает возможность более тяжелых гиперонов, чем каскадный гиперон. Если гипероны образуются в результате связи нуклонов и / ( - мезонов, то вследствие отсутствия принципа Паули для / С-мезонов в связи с нуклоном в одном и том же состоянии могут пребывать не только два АГ-мезона ( 3 - - гиперон), но и любое число их, образуя гипероны все большей массы. В рамках схемы Гольдгабера не видно, как можно было бы ограничить подобные возможности. И наоборот, если экспериментально будет подтверждено существование более тяжелых мезонов, чем / С-мезон, то это обстоятельство выйдет за рамки схемы Гольдгабера. [39]
Лг / т 1.4 Фм - комптоновская длина полны пиона, а в1 ( г2 - спиновые Паули матрицы. Как видно из выражений ( 1), ( 2), потенциал однопионного обмена экспоненциально спадает на расстоянии порядка комптоновской длины пиона. Это объясняет, почему члены, отвечающие обмену тяжелыми мезонами, воспринимаются как полуфеноменологические. [40]
Для объяснения насыщения и короткодействующего характера ядерных сил было принято ( впервые В. Гейзенбергом) положение о том, что ядерные силы являются обменными силами, подобно силам химической связи в обычных молекулах. Это означает, что ядерные силы между двумя нуклонами возникают благодаря обмену третьей частицей. Такой частицей, по современным представлениям, является один из я-мезонов ( я, я, я - -), а может быть, и другие тяжелые мезоны. [41]
 |
Снимок Дреков частиц высокой энергии в пурлрьковой камере, помещенной. в & агнитное поле.| Последовательные превращения частицы на рисунке 50. [42] |
Мезоны не имеют отношения к ядерным силам, свою энергию они могут терять только в результате электрического взаимодействия с ядрами ( с очень Малым - эффективным сечением. Их естественное время жизни ( без соударений) довольно точно известно и составляет 2 2 10 - 6 сек. За это время они распадаются на электрон и два нейтрино. Нейтральные тг-мезоны распадаются за чрезвычайно короткое время - порядка 10 16 сек на два - у-кванта. Позже были открыты тяжелые мезоны ( Л - мезоны) с массой около 1000 тэл и временем жизни 10 - 10 сек. [43]
Ряд исследований указывает, что в ядерных ливнях, вызываемых частицами космических лучей, кроме ji - мезонов и я-мезонов, наблюдаются и более тяжелые заряженные и нейтральные частицы. Поуэлл, Рочестер и другие физики в 1948 - 1954 гг. сделали более 150 000 снимков с камерой Вильсона и в нескольких десятках случаев обнаружили на этих снимках двулучевые ( V-образные) следы распада мезонов, имеющих массу, в несколько раз превышающую массу я-мезонов, а также нейтральных и заряженных частиц с массой, превышающей массу нуклонов. Позже следы распада этих тяжелых мезонов и гиперонов ( так стали называть частицы с массой больше массы нуклона) были наблюдены и в опытах с толстослойными фотопластинками, а в последние годы они были получены в опытах с мощными ускорителями частиц. В итоге в настоящее время можно считать установленным, что в космических лучах присутствуют тяжелые мезоны и гипероны, перечисленные в таблице на следующей странице. [44]
Элементарные стихии древних сменились у Лукреция Кара бесконечным числом разнообразных атомов. Затем два элемента, электрон и протон, две, как стали говорить, элементарные частицы, оказались серьезными претендентами на фундаментальное положение в природе. Но в наше время произошло новое быстрое возрастание числа элементарных частиц: открыты нейтрон, позитрон, [ л-мезоны обоих знаков заряда, тс-мезоны нейтральные и заряженные, нейтрино, фотон, целые семейства так называемых гиперонов ( Л0 -, S - и В - - частица) и тяжелых мезонов) ( 6 -, К - и т-мезон), в числе которых еще нет достаточной ясности, наконец, недавно открыты антипротон и антинейтрон, анти-б - частица. [45]
Страницы: 1 2 3 4