©hoo$e ЛAнg?Age©///?Ang?Age® Ekohomei©A TALKiNg ?.?.м.?.

geo.rf.gd

   

2.4 Шарм и его появление в физике частиц. Бьюти. Топ

''Till Parisina's fatal charms
Again attracted every eye...''

                     Lord Byron,
                         'Parisina'

    Итак, существует три кварка!
    В течение 10 лет именно так и полагали, но затем случилось неожиданное.
    В ноябре 1974 на Брукхевенском ускорителе протонов на 28 ГэВ(США) и на встречных кольцах SPEAR (SLAC,США) была открыта J/ψ-частица - векторный мезон, распадающийся по адронному каналу на пионы, с неожиданно большой массой 3100 МэВ и неожиданно большим временем жизни и соответствено малой шириной, примерно 100 Кэв, тогда как для адронов характерные ширины колебались от 150 Мэв для ρ-мезона до 8 Мэв для ω и 4 Мэв для φ-мезонов. Проведя аналогию с подавлением распада на пионы векторного φ-мезона, который, как полагают , в основном является состоянием (saqs) сделали вывод, что самым простым решением является гипотеза о существовании 4-го кварка с новым квантовым числом "charm". Тогда J/ψ(3100) будет состоянием (antcc).

А как быть с массой шармового кварка? Сделаем смелое предположение, что как и в случае с φ(1020)-мезона, когда масса мезона равна удвоенной массе странного кварка (500 МэВ), масса очарованного кварка составляет половину массы J/ψ(3100)-частицы, т.е. 1500 МэВ, более чем в полтора раза превышая массу протона.
    Но тем самым было предсказано существование мезонов с шармом с кварковым содержанием (anti uc), (anti cu), (anti dc), (anti cd) , а также (antisc) и (anti c s). Поскольку шарм в сильных взаимодействиях должен сохраняться так же, как сохраняется странность, они должны распадаться по слабому взаимодействию с потерей шарма. Для простоты предположим, что массы этих мезонов просто складываются из масс соответствующих кварков.
    Еще раз используем аналогию с φ(1020)-мезоном, основным каналом распада которого является распад на каон(490)-антикаон(490), и рождение которого с последующим распадом по этому каналу является доминирующим процессом при энергии электрон-позитронных колец 1020 МэВ.
    Если существует аналог J/ψ(3100)-частицы с большей массой, а именно, в районе 2 × (1500+300) МэВ, то такой мезон должен охотно распадаться на шармовые мезоны. Но такой мезон действительно был обнаружен, это  векторная ψ(3770)-частица,  основным каналом ее распада является распад на два шармовых мезона, причем ширина распада составляет более 20 МэВ !!!

Обнаруженные шармовые мезоны распадаются, как и ожидалось, по слабому взаимодействию, что видно уже по характерному для слабых взаимодействий времени их жизни на уровне 10-12 - 10-13 сек.
    Группа унитарной симметрии, по которой следует теперь проводить классификацию частиц, возрастает до группы SU(4). Правда, использовать ее аналогично группе SU(3) для построения массовых формул и т.п. навряд ли возможно из-за слишком больших разниц масс между частицами, соразмерных уже с самими величинами масс частиц. Во всяком случае этот вопрос требует специальных исследований.
    В модели с 4 кварками мезоны будут преобразовываться по представлениям группы SU(4), содержащимся в разложении прямого произведения 4 на или

,

(2.24)

где теперь

(2.25)
(2.26)

Пятый кварк. Бьюти

Per la bellezza di una donna molti sono periti...Eccl.

    Простота человеческого мышления стала яснее при следующем крупном открытии- когда в 1977 был открыт узкий векторный резонанс с массой около 10 ГэВ, upsilon(1S)(9460), Г 50 кэВ, все единодушно решили, что тут и думать не о чем - это состояние с новым 5-ым кварком типа (anti ss)  или J/ψ. И назвали этот кварк b от beauty или bottom и приписали ему массу 5 ГэВ M(upsilon)/2, половину массы нового мезона со скрытой "beauty" upsilon(1S)(9460) = (antibb).

И тут же стали искать следующее его возбужденное состояние, которое, подобно ψ(3770), имело бы заметно большую ширину и разваливалось бы тут же на мезоны с квантовым числом "beauty". Нашли . Это upsilon(4S)(10580), Г10 МэВ. Он почти нацело распадается на пару , где псевдоскалярные(?) мезоны B имеют массу ~5300 = (5000 + 300) МэВ и время жизни порядка полутора наносекунд.

2.5 Truth или top?

Truth is not to be sought in the good fortune of any particular
conjuncture of time, which is uncertain, but in the light of nature
and experience which is eternal.

Francis Bacon

    Но это было не все, поскольку к этому времени в наличии уже было шесть лептонов e-, νe, μ-, νμ, τ-, ντ (и шесть антилептонов) и только 5 кварков: c,u с зарядом +2/3e и d,s,b с зарядом -1/3e. Оставляя в стороне теоретические основания (а они были, и серьезные), мы видим, что нарушена симметрия между кварками и лептонами и между числом кварков разного заряда. Не означает ли это, что существует 6-й кварк c квантовым числом "truth" или "top"? В течение 20 лет это принималось почти всеми на веру, хотя было много попыток придумать модели, где бы вовсе не было 6-го кварка. Только в 1996 году t-кварк был открыт с массой близкой к массе ядра лютеция 71Lu175, mt 175 ГэВ. Пока мало можно сказать о частицах, содержащих t-кварк.

Содержание Продолжение

На головную страницу
Top.Mail.Ru