до-мезони, каони, група нестабільних елементарних часток, в яку входять дві заряджені (К + , К - ) і дві нейтральні (К 0 ) частки з нульовим спином і масою приблизно в 970 разів більшою, ніж маса електрона. До.-м. беруть участь в сильних взаємодіях, тобто є адронами; вони не мають баріонного заряду і володіють відмінним від нуля значенням квантового числа дивацтва ( S ) , що характеризує їх поведінку в процесах, обумовлених сильною взаємодією: в К + і К° S=+1, а в К - і (що є античастками К + , К°) S = —1. Спільно з гіперонами До.-м. утворюють групу так званих дивних часток (часток, для яких S ¹ 0).
К + і К° однаковим чином беруть участь в сильних взаємодіях, мають приблизно однакові маси і розрізняються лише електричним зарядом. Вони можуть бути об'єднані в одну групу — так званий ізотопічний дублет (див. Ізотопічна інваріантність ) і розглядаються як різні зарядові стани однієї і тієї ж частки з ізотопічним спином I = 1 / 2 . Аналогічну групу складають і . Із-за відмінності в дивацтві нейтральні до-м-коди. К° і є різними частками, різним чином що беруть участь в сильних взаємодіях.
Згідно сучасної класифікації елементарних часток, до-м-коду. (К + , К° ) разом з p-мезонамі (p + , p 0 , p - ) і h 0 -мезоном входять до однієї групи (октет) часток, що приблизно однаково беруть участь в сильних взаємодіях.
Відкриття до-мезонів пов'язане з роботами великого числа учених в різних країнах. У 1947—51 в космічних променях було відкрито декілька часток, маси яких, виміряні з доступною у той час точністю, були приблизно однаковими, а способи розпаду — різними.
Таблиця. 1.— Основні характеристики і способи розпаду до-мезонів
Частка
Маса m ( Мев )
Дивацтво S
Час життя t : (сік)
Способи розпаду
Вірогідність розпаду (у % )
К +
К -
494
+1
—1
1,2-10 -8
m ± + n
p ± + p 0
p ± + p — + p +
p ± +p 0 +p 0
m ± +p 0 + n
e ± +p 0 + n
e ± + n
64
21
5,57
1,70
3,18
4,85
1,2-10 -5
К 0
498
+1
—1
Розпади на ~50% за схемою K 0 S і на ~50% за схемою і на K 0 L (див. таблиці. 2) .
Таблиця. 2.— Основні способи розпаду K 0 S і K 0 L
Частка
Маса м-коду
Час життя t ( сік )
Способи розпаду
Вірогідність розпаду (у % )
K 0 S
»m K 0
0,86-10 -10
p + + p —
p 0 +p 0
68,7
31,3
K 0 L
»m K 0
Різниця мас:
m K L — m K s » 3-10 -6 ев
5,4-10 -8
p 0 +p 0 +p 0
p + +p — +p 0
p ± +m ± + n
p ± +e ± + n
p + + p —
p 0 +p 0
g+ g
21,5
12,6
26,8
38,8
0,16
0,12
5-10 -4
Це були так звані q-мезоні, що розпадаються на два пі-мезона, t-мезоні, що розпадаються на три p-мезоні, і ін. Означає. прогрес у вивченні цих часток почався з 1954, коли їх удалося отримувати за допомогою прискорювачів заряджених часток . Ретельні виміри мас і часів життя показали, що у всіх цих випадках спостерігалися різні способи розпаду одних і тих же часток, названих до-м-кодів.
Відкриття до-м-коду. зіграло важливу роль у фізиці елементарних часток; воно допомогло встановити нову характеристику сильно взаємодіючих часток (адронів) — дивацтво і створити сучасну систематику адронів (див. Елементарні частки ) . Вивчення розпадів до-м-коду. дало перші відомості про незбереження в слабких взаємодіях просторової і зарядової парності, а також про порушення комбінованої парності (див. Парність, Зарядове сполучення, Комбінована інверсія ) .
Сильні взаємодії до-мезонів. Наявність в до-м-коду. відмінному від нуля дивацтву S накладає (із-за збереження S в сильних взаємодіях) характерний відбиток на процеси сильних взаємодій за участю до-м-коду. Так, К + і К 0 , S, що мають = +1, народжуються при зіткненнях «недивних» часток — p-мезонів і нуклонів (протонів і нейтронів) — лише спільно з гіперонами або,, що мають негативне значення дивацтва (див., наприклад, в ст. Гіперони ) .
Оскільки всі гіперони мають негативне дивацтво, вони легше народжуються в процесах, викликаних К — і, чим в процесах, викликаних К + і К 0 . Наприклад, можлива реакція + р ® L 0 + p + тоді як реакція К 0 + р ® L 0 + p + заборонена законом збереження дивацтва в сильних взаємодіях (тут р — протон, L 0 — гіперон). Народження гіперонів в пучках К + , К 0 менш ймовірно, т.к. оно вимагає появи спільно з гіпероном декілька додаткових К + або К 0 .
Тому повільні К + , К 0 слабкіше взаємодіють з речовиною, чим .
Слабкі взаємодії до-мезонів. Розпади до-м-коду. обумовлені слабкою взаємодією і відбуваються із зміною дивацтву на 1 (у слабких взаємодіях дивацтво не зберігається). Розпади можуть здійснюватися різними способами і підкоряються емпіричним правилам, що визначають зміну дивацтву, ізотопічного спину адронів і пр. (див. Відбору правила ) . В розпадах до-м-коду. не зберігається просторова і зарядова парності, що виявляється, наприклад., у можливості розпаду як на 2 p-, так і на 3 p-мезоні.
Малюнок ілюструє процеси сильної і слабкої взаємодії до-м-коду.
Специфічні властивості нейтральних до-мезонів. Вище наголошувалося, що К 0 - і - мезони, відрізняючись один від одного значеннями квантового числа дивацтва, беруть участь в процесах сильної взаємодії як дві різні частки. Оскільки, проте, в процесах слабкої взаємодії, зокрема в розпадах До.-м., дивацтво не зберігається, виявляються можливими взаємні перетворення K 0 Û . Наявність таких переходів між часткою і античасткою, що мають різні значення одного з квантових чисел, що характеризують елементарні частки, обумовлює специфічні, унікальні властивості нейтральних До.-м. Для будь-яких інших часток існування подібних переходов заборонене строгими законами збереження електричного або баріонного заряду (а також, мабуть, і лептонного заряду для переходів нейтрино — антинейтрино).
У вакуумі завдяки переходам K 0 Û станами, що мають певну енергію і час життя, будуть не К 0 і, а дві квантово-механічні суперпозиції цих станів. Ці суперпозиції відповідають часткам з різними масами і різними часом життя: довгоживучому K 0 L - і короткоживучому K 0 S -meзонам. Різниця мас K 0 S і K 0 L обумовлена слабкою взаємодією що викликає переходи K 0 Û, і вельми мала. Час життя і способи розпаду K 0 S і K 0 L вказані ст
Таким чином, тоді як в процесах, що викликаються сильною взаємодією, виявляються стани К 0 і, що володіють певними значеннями дивацтва (що зберігається в сильній взаємодії), в процесах слабкої взаємодії (у розпадах) виявляються як частки стану K 0 L і K 0 S . Стани K 0 L і K 0 S близькі до суперпозицій станів, які називають K 0 1 і K 0 2 :
K 0 s » K 0 1 =,
K 0 L » K 0 2 =,
тобто K 0 L і K 0 S приблизно на 50% «складаються» з К 0 і на 50% — з . Аналогічним чином можна стверджувати, що К 0 і приблизно на 50% «складаються» з K 0 S і на 50% — з K 0 L той факт, що стани К 0 і представляють суперпозицію двох станів K 0 L і K 0 S різними масами і часом життя, приводить до появи своєрідних осциляцій («биття»): К 0 , виникаючи в результаті сильної взаємодії, на деякій відстані від точки народження частково перетворюється за рахунок слабкої взаємодії в і тому виявляється здатним викликати ядерні реакції, характерні для і заборонені для К 0 , наприклад реакцію + р ® L 0 + p + (ефект Пайса — Піччоні). Ін.(Древн) своєрідне явище — так звана регенерація короткоживучих K 0 S -meзонов при проходженні через речовину довгоживучих K 0 L -meзонов: на чималих відстанях від місця утворення пучка К 0 (або ) пучок складається практично лише з довгоживучих K 0 L , т.к. короткожівущие K 0 S розпадаються раніше. Тому на таких відстанях спостерігаються лише розпади, характерні для K 0 L (). Здавалося б, K 0 S не можуть знов з'явитися в пучку. Проте якщо пучок K 0 L пропустити через шар речовини, то із-за відмінності у взаємодіях з речовиною К 0 і, складових K 0 L , змінюється відносний склад пучка і в пучку K 0 L з'являється добавка K 0 S з характерними для K 0 S розпадами.
Комбінації K 0 1 і К 0 2 володіють певною симетрією відносно операції комбінованої інверсії ( СР ) : при переході від часток до античасток (операція зарядового сполучення З) з одночасним просторовим віддзеркаленням (операція Р) хвилева функція, відповідна стану K 0 1 , залишається незмінною, а хвилева функція К 0 2 міняє знак. Тому стан K 0 1 може розпадатися на 2p (систему, що володіє тими ж властивостями відносно операції СР, що і K 0 1 ), а K 0 2 не може. Оскільки вірогідність розпаду на 2p значно перевищує вірогідність ін. способів (каналів) розпаду велика відмінність в часах життя долго- і короткоживучих до-м-кодів. вважалося вказівкою на існування в природі симетрії відносно операції комбінованої інверсії, а стани K 0 L і K 0 S ототожнювалися з K 0 1 і К 0 2 . Проте в 1964 було встановлено, що довгоживучий до-м-код. з вірогідністю приблизно 0,2% розпадається на 2p . Це свідчить про порушенні СР-симетрії і про відмінність станів K 0 L і K 0 S від K 0 1 і К 0 2 . Природа сил, що порушують СР-симетрію, ще не з'ясована. Що є експеримент. дані не протіворечат можливості існування в природі особливої «надслабкої» взаємодії, що порушує симетрію СР і що виявляється в розпадах нейтральних до-м-кодів.
Літ.: М. Маркова А., Гіперони і до-мезони, М., 1958; Даліц P., Дивні частки і сильні взаємодії, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1964; Окунь Л. Би., Слабка взаємодія елементарних часток, М., 1963; Лі Ц. і By Ц., Слабкі взаємодії пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1968; Газіоровіч С., Фізика елементарних часток, пер.(переведення) з англ.(англійський) М., 1969; Едер Р. До., Фаулер Е. До., Дивні частки, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1966.
