 |
 |
|
 |
|
|
К-МЕЗОНЫ |
| Большая советская энциклопедия (БЭС) |
каоны, группа нестабильных элементарных частиц, в которую входят две заряженные (К+, К-) и две нейтральные (К0, *1880706177 ) частицы с нулевым Спином и массой приблизительно в 970 раз большей, чем масса электрона. К.-м. участвуют в сильных взаимодействиях (См. Сильные взаимодействия), т. е. являются адронами; они не имеют барионного заряда (См. Барионный заряд) и обладают отличным от нуля значением квантового числа странности (См. Странность) (S), характеризующей их поведение в процессах, обусловленных сильным взаимодействием: у К+ и К° S=+1, а у К- и *1116389469 (являющихся античастицами (См. Античастицы) К+, К°) S = —1. Совместно с гиперонами (См. Гипероны) К.-м. образуют группу так называемых странных частиц (частиц, для которых S 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 (См. Изотопический спин) I = 1/2. Аналогичную группу составляют *1267811358 и *479454542 . Из-за различия в странности нейтральные К-м. К° и *93892205 являются разными частицами, различным образом участвующими в сильных взаимодействиях.
Согласно современной классификации элементарных частиц, К-м. (К+, К°, *204877581 , *1107334353 ) вместе с -мезонами (+, 0, -) и 0-мезоном входят в одну группу (октет) частиц, приблизительно одинаково участвующих в сильных взаимодействиях.
Открытие К-мезонов связано с работами большого числа учёных в различных странах. В 1947—51 в космических лучах (См. Космические лучи) 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 S | Время жизни : | Способы | Вероятность |
| | | | (сек) | распада | распада (в %) |
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| К+ | 494 | +1 | 1,2-10-8 | ±+ | 64 |
| К- | | —1 | | ±+ 0 | 21 |
| | | | | ±+ —+ + | 5,57 |
| | | | | ±+0+0 | 1,70 |
| | | | | ±+0+ | 3,18 |
| | | | | e±+0+ | 4,85 |
| | | | | e±+ | 1,2-10-5 |
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| К0 | 498 | +1 | | Распады на ~50% по схеме K0S и на |
| *1839457076 | | —1 | | ~50% по схеме и на K0L (см. табл. |
| | | | | 2). |
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Табл. 2.— Основные способы распада K0S и K0L
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Частица | Масса м | Время жизни (сек) | Способы распада | Вероятность |
| | | | | распада (в %) |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| K0S | mK0 | 0,86-10-10 | ++ — | 68,7 |
| | | | 0+0 | 31,3 |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| K0L | mK0 | 5,4-10-8 | 0+0+0 | 21,5 |
| | Разность масс: | | ++—+0 | 12,6 |
| | m KL — m Ks 3-10-6 | | ±+±+ | 26,8 |
| | эв | | ±+e±+ | 38,8 |
| | | | ++ — | 0,16 |
| | | | 0+0 | 0,12 |
| | | | + | 5-10-4 |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Это были так называемые -мезоны, распадающиеся на два пи-мезона (См. Пи-мезоны), -мезоны, распадающиеся на три -мезона, и др. Значит. прогресс в изучении этих частиц начался с 1954, когда их удалось получать с помощью ускорителей заряженных частиц (См. Ускорители заряженных частиц). Тщательные измерения масс и времён 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 (См. Слабые взаимодействия) пространственной и зарядовой чётности, а также о нарушении комбинированной чётности (см. Чётность, Зарядовое сопряжение, Комбинированная инверсия).
Сильные взаимодействия К-мезонов. Наличие у К-м. отличной от нуля странности S накладывает (из-за сохранения S в сильных взаимодействиях) характерный отпечаток на процессы сильных взаимодействий с участием К-м. Так, К+ и К0, имеющие S = +1, рождаются при столкновениях «нестранных» частиц — -мезонов и нуклонов (протонов и нейтронов) — только совместно с гиперонами или *1780653925 , *1793566256 , имеющими отрицательное значение странности (см., например, в ст. Гипероны).
Поскольку все гипероны имеют отрицательную странность, они легче рождаются в процессах, вызванных К— и *735962687 , чем в процессах, вызванных К+ и К0. Например, возможна реакция *612881049 + р > 0 + +, тогда как реакция К0 + р > 0 + + запрещена законом сохранения странности в сильных взаимодействиях (здесь р — протон, 0 — 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 *603375989 , *1906513688 .
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 чётности, что проявляется, например., в возможности распада как на 2 -, так и на 3 -мезона.
Рисунок иллюстрирует процессы сильного и слабого взаимодействия К-м.
Специфические свойства нейтральных К-мезонов. Выше отмечалось, что К0- и *520794572 -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 K0 *1242878536 . 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 барионного заряда (а также, по-видимому, и лептонного заряда (См. Лептонный заряд) для переходов нейтрино — антинейтрино).
В вакууме благодаря переходам K0 *39985051 состояниями, имеющими определённую энергию и время жизни, будут не К0 и *1900060766 , а две квантово-механических суперпозиции этих состояний. Эти суперпозиции соответствуют частицам с различными массами и различными временами жизни: долгоживущему K0L- и короткоживущему K0S-meзонам. Разность масс K0S и K0L обусловлена слабым взаимодействием, вызывающим переходы K0 *1743195179 , и весьма мала. Время жизни и способы распада K0S и K0L указаны в.
Таким образом, в то время как в процессах, вызываемых сильным взаимодействием, проявляются состояния К0 и *1905731310 , обладающие определёнными значениями странности (сохраняющейся в сильном взаимодействии), в процессах слабого взаимодействия (в распадах) проявляются как частицы состояния K0L и K0S. Состояния K0L и K0S близки к суперпозициям состояний, которые называют K01 и K02:
K0s K01 = *1095231406 ,
K0L K02 = *1996873886 ,
т. е. K0L и K0S приблизительно на 50% «состоят» из К0 и на 50% — из *1225181487 . Аналогичным образом можно утверждать, что К0 и *1596675242 приблизительно на 50% «состоят» из K0S и на 50% — из K0L тот факт, что состояния К0 и *816745562 представляют суперпозицию двух состояний K0L и K0S 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 счёт слабого взаимодействия в *1758385351 и потому оказывается способным вызывать ядерные реакции, характерные для *1663699956 и запрещенные для К0, например реакцию *1084382297 + р > 0 + + (эффект Пайса — Пиччони). Др. своеобразное явление — так называемая регенерация короткоживущих K0S-meзонов при прохождении через вещество долгоживущих K0L-meзонов: на достаточно больших расстояниях от места образования пучка К0 (или *1632744607 ) пучок состоит практически только из долгоживущих K0L, т.к. короткоживущие K0S распадаются раньше. Поэтому на таких расстояниях наблюдаются лишь распады, характерные для K0L (). Казалось бы, K0S не могут вновь появиться в пучке. Однако если пучок K0L пропустить через слой вещества, то из-за различия во взаимодействиях с веществом К0 и *863901422 , составляющих K0L, изменяется относительный состав пучка и в пучке K0L появляется добавка K0S с характерными для K0S распадами.
Комбинации K01 и К02 обладают определённой 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 K01, остаётся неизменной, а волновая функция К02 меняет знак. Поэтому состояние K01 может распадаться на 2 (систему, обладающую теми же свойствами относительно операции СР, что и K01), a K02 не может. Поскольку вероятность распада на 2 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 K0L и K0S отождествлялись с K01 и К02. Однако в 1964 было установлено, что долгоживущий К-м. с вероятностью приблизительно 0,2% распадается на 2. Это свидетельствует о нарушении СР-симметрии и об отличии состояний K0L и K0S от K01 и К02. Природа сил, нарушающих СР-симметрию, ещё 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-мезоны, М., 1958; Далиц P., 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.
0281389352.tif
Схематическое изображение фотографии, полученной в водородной пузырьковой камере, иллюстрирующее процессы сильного и слабого взаимодействий К-мезонов. В точке 1 за счёт 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>++- (в точке 2); ->0+К- (в точке 3); 0>p+- (в точке 4); К->++-+- (в точке 5). Треки частиц искривлены, так как камера находится в магнитном поле. Пунктиром обозначены треки нейтральных частиц, не оставляющие следа в камере.
|
| Бренан - Словарь научной грамотности |
Субатомные частицы с массой больше, чем у электрона, но меньше, чем у протона. Мезоны считаются носителями силы взаимодействия в атомном ядре, удерживающей его от распада. Поскольку все протоны ядра имеют положительный заряд, а частицы с одинаковыми зарядами отталкиваются друг от друга, ядро атома должно было бы разлететься в разные стороны. Тот факт, что атомные ядра сохраняются, заставил ученых искать "клей", который препятствует их распаду. В конце концов были найдены два вида мезонов. Один называется пи-мезоном, позднее он получил краткое название пион. Второй назван каоном, или К-мезоном. Если мезоны действительно являются клеем, удерживающим ядро атома от распада, то К-мезоны представляют собой один из видов такого клея.
Когда-то ученые считали, что атомы состоят из частиц трех типов: электронов, протонов и нейтронов. Однако в настоящее время найдено значительно большее число так называемых субатомных или элементарных частиц. Ученые постулируют существование около 200 таких частиц. Эти новые и странные частицы стали называть зоопарком частиц. Помимо мезонов к хорошо известным видам этого микроминиатюрного "зоопарка" относятся нейтрино и фотоны. См. также <<кварки>>; <<субатомная структура>>. |
|
|
|
 |
Если вы желаете блеснуть знаниями в беседе или привести аргумент в споре, то можете использовать ссылку:
будет выглядеть так: К-МЕЗОНЫ
будет выглядеть так: Что такое К-МЕЗОНЫ
|
|
|
|
|
|
 |
|
 |
|
|
