Большая Советская Энциклопедия (СЛ) - Страница 5

  7. Произведение токов

 приводит к мюонным распадам странных частиц с изменением странности:

L ® р + m^- +

, å^- ® n + m^- + ,

К⁺ ® m⁺ + n_m , К⁺ ® m⁺ + n_m + p

и т. д., подчиняющихся тем же правилам отбора, что и соответствующие электронные распады (см. пункт 4). Кроме того, оно ответственно за нейтринные реакции, в которых рождаются одиночные странные частицы.

  8. Произведение токов

 приводит к слабым ядерным силам, не сохраняющим, в отличие от обычных ядерных сил, пространственную чётность (Р ). Такие районечётные силы, предсказанные теорией, были обнаружены на опыте Ю. Г. Абовым, П. А. Крупчицким, В. М. Лобашёвым, В. А. Назаренко и др. (СССР).

  9. Произведение

 ответственно за многочастичные нелептонные распады странных частиц: L ® р + p, å⁺ ® n + p⁺ , ® L + p^- , W^- ® L + К^- , W^- ®  + p , К° ® p⁺ + p^- , K⁺ ® p⁺ + p⁺ + p^- . Во всех этих распадах DS = ± 1 и, кроме того, DТ = ¹ /₂ .

  10. Произведение

 даёт вклад в районечётные ядерные силы (см. пункт 8).

  Рассмотренное выше выражение, описывающее С. в., не объясняет два явления: 1) нарушение СР-инвариантности, обнаруженное в 1964 в эксперименте Дж. Кристенсена, Дж. Кронина, В. Фитча и Р. Тёрли (США); 2) нейтральные нейтринные токи, обнаруженные в 1973 в ЦЕРНе (Европейском центре ядерных исследований ).

  Экспериментальное исследование СР-неинвариантных эффектов в распадах нейтральных К-мезонов на два p-мезона, на pen_e и на pmn_m  привело к выводу, что СР-неинвариантное взаимодействие является либо миллислабым (т. е. в 1000 раз слабее обычного С. в.), либо сверхслабым (в миллиард раз слабее обычного С. в.). Для выяснения природы СР-неинвариантного взаимодействия было бы крайне важным найти какой-либо СР-неинвариантный процесс не в распадах нейтральных К-мезонов, а в распадах или взаимодействиях др. частиц. В частности, большой интерес представляют поиски дипольного момента нейтрона.

  Нейтральные нейтринные токи обнаружены при взаимодействии мюонных нейтрино и антинейтрино с нуклонами: n_m + n (р) ® n_m + адроны,

 + n (р) ®  + адроны. Сечения этих реакций составляют соответственно примерно 0,2 и 0,4 от сечений аналогичных реакций, протекающих под действием заряженного тока. Открытие нейтральных токов означает, что теория С. в., созданная в 1957, должна быть существенно модифицирована. В действительности такая модифицированная теоретическая модель С. в., содержащая нейтральные токи, была предложена ещё в 1967 С. Вайнбергом (США) и А. Саламом (Пакистан), и она в значительной степени стимулировала поиски нейтральных токов. В основе этой модели и её различных позднейших вариаций лежит гипотеза о том, что С. в. представляет собой не контактное взаимодействие токов, а осуществляется путём обмена промежуточными векторными бозонами (W ) — тяжёлыми частицами со спином 1. Гипотеза о том, что переносчиками С. в. являются векторные бозоны, делает более полной аналогию с электромагнитным взаимодействием, из которой исходил Ферми. Чтобы убедиться в этом, достаточно сравнить рис. 2 , 3 и 7 . Действительно, роль промежуточного фотона на рис. 2 играет промежуточный бозон W на рис. 7 . Из неопределённостей соотношения следует, что, для того чтобы обеспечить малый радиус С. в., масса промежуточного бозона M_W должна быть достаточно велика. Расстояние, которое проходит виртуальный промежуточный бозон, порядка /M_W c. В основе модели Вайнберга — Салама лежит идея о единой природе слабого и электромагнитного взаимодействий. При этом предполагается, что взаимодействие W-бозона со слабым током по силе такое же (более точно, примерно такое же), как взаимодействие фотона с электромагнитным током: в обоих случаях сила взаимодействия определяется электрическим зарядом е. Фермиевская константа является величиной вторичной и выражается через a и M:

.

  В модели Вайнберга — Салама промежуточных бозонов три: два заряженных, W⁺ и W^- , и один нейтральный, Z . Эти частицы, согласно расчётам, должны быть в десятки раз тяжелее протона (M_W ³ 40M_p , M_Z  ³ 80M_p ). Характерная величина массы этих бозонов получается из величины константы С. в. G постоянной тонкой структуры a = ¹ /₁₃₇ , характеризующей электромагнитное взаимодействие частиц (

). То обстоятельство, что в теорию существенным образом входит a, отражает очень важное свойство теории: она является единой теорией слабого и электромагнитного взаимодействий. При этом промежуточные бозоны и нейтральные токи необходимы для того, чтобы теория была непротиворечивой.

  Как отметил ещё в 1936 В. Гейзенберг , контактное взаимодействие фермиевских токов приводит к очень сильному росту С. в. на малых расстояниях. Позднейшие теоретические исследования показали, что теория такого взаимодействия неперенормируема: содержит бесконечное число бесконечных величин. В отличие от контактной фермиевской теории и от теории с одними лишь заряженными промежуточными бозонами, теория, содержащая симметричным образом заряженные и нейтральные бозоны и токи, перенормируема. Она содержит лишь несколько бесконечно больших величин, от которых можно избавиться с помощью операции, называемой перенормировкой (см. Квантовая теория поля ).

  Промежуточные бозоны (W⁺ , W^- , Z ) — нестабильные частицы. Т. к. их масса очень велика, то для их образования нужны очень высокие энергии, недоступные современным ускорителям.

  Очень важный вопрос в модели Вайнберга — Салама — вопрос о нейтральных токах, меняющих странность, которые на опыте на много порядков подавлены по сравнению с заряженными токами и с нейтральными токами, сохраняющими странность. Например, распад долгоживущего нейтрального К-мезона:

 ® m⁺ + m^- подавлен по сравнению с распадом К⁺ ® m⁺ + n_m в 10⁸ раз, а верхний предел для распада K⁺ ® p_m + n_m   +  составляет примерно 10^-7 от полной вероятности распада К-мезона. О ещё более сильной подавленности нейтральных токов, изменяющих странность, свидетельствует наблюдённая на опыте малая величина разности масс долгоживущего и короткоживущего нейтральных К-мезонов; такая разность масс возникает за счёт перехода К Û  и была бы очень большой, если бы существовало прямое взаимодействие нейтральных токов . Для того чтобы в рамках теории объяснить отсутствие нейтральных токов с изменением странности, было постулировано, что наряду с тремя кварками р, n, l существует четвёртый кварк с , который получил назв. «очарованного», или «суперзаряженного». При этом заряженный адронный ток, взаимодействующий с W-бозонами, имеет вид: