Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 241. Кварковая модель и процессы образования и распада
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 241. Кварковая модель и процессы образования и распада
адронов. Пользуясь правилами кварковой модели (§ 239) и дан- ными табл. 13, 14 (§§ 239, 240), скажем теперь несколько слов о том, как в теории кварков описываются различные адронные реакции. Вспомним, например, образование π-мезонов в нук- лон-нуклонных взаимодействиях n + p → n + n + π + (§ 232).
В кварковой модели эту реакцию следует записать следующим образом:
[udd
n ] + [uud
p ] → [udd n ] + [udd n ] + [ u d
π + ]. (241.1) Мы видим, что реакция образования π-мезона свелась к об- разованию кварк-антикварковой пары d d и к перегруппиров- ке кварков между собой. Такая реакция удовлетворяет прави- лам кварковой модели (§ 239, пункт 4) и может идти. Другой пример — это процесс образования барионов и антибарионов π − + p → π − + p + p + p (такое взаимодействие зарегистрировано на фотографии в пузырьковой камере — рис. 416). В модели кварков имеет место процесс [ d u
π − ] + [uud p ] → [ d u π − ] + [uud
p ] + [uud
p ] + [ u u d
p ], (241.2) Гл. XXVI. Новые достижения в физике элементарных частиц 631
т. е. образование двух u u-пар и одной d d-пары, которые затем сгруппировались в протон и антипротон. Рассмотрим теперь реакции образования странных частиц. Здесь также разрешены только такие процессы, которые сводятся к образованию (аннигиляции) кварк-антикварковых пар с опре- деленным ароматом и к перегруппировке кварков. Например, реакция [ u
d
π + ] + [uud p ] → [uus Σ + ] + [ su
K + ] (241.3) сводится к аннигиляции d d-пары и к рождению s s-пары и поэто- му является разрешенной. Она наблюдалась на снимках в жид- ководородной пузырьковой камере. Вместе с тем, для того чтобы шла реакция [ ud
π + ] + [uud
p ] → [uus
Σ + ] + [ s u
K − ], (241.4) кварки должны изменяться: два s-кварка должны перейти в два u-кварка. Согласно основным положениям кварковой модели та- кие процессы не могут происходить — во всяком случае в силь- ных и электромагнитных взаимодействиях, в которых ароматы сохраняются. И действительно, реакция (241.4) никогда не на- блюдалась ни в одном эксперименте. Можно рассмотреть и ряд других реакций — например тех, в которых происходит совместное рождение целых групп стран- ных частиц. Такой анализ носит очень простой характер. Как видно из рассмотренных выше примеров, он, по сути, сводится к некоторой «игре в кубики», где под кубиками подразумеваются кварки с определенными ароматами. «Правила игры» здесь сфор- мулированы в постулатах кварковой модели (см. § 239). В последние годы во многих сильных и электромагнитных процессах при высоких энергиях наблюдались события совмест- ного образования очарованных и прелестных адронов. Распады таких частиц обусловлены слабыми взаимодействиями и харак- теризуются временами жизни 10 − 12 –10 − 13 с. При этом части- цы успевают пролететь очень малые расстояния, которые даже при релятивистском возрастании их времени жизни (см. § 236) оказываются порядка нескольких миллиметров. Для регистра- ции таких частиц нужны детекторы, которые позволят надежно измерять столь малые расстояния. На рис. 424 представлены снимки событий π − p-взаимодействий, полученные в специаль- ных небольших пузырьковых камерах, в которых удалось по- лучить очень точные фотографии с хорошим пространственным |