Курс лекций по ядерной физике, физика атомного ядра и частиц

в то время как для ⁰-мезонов такая реакция запрещена

- + p + 0, s = -2.

(2)

⁰ в сильных взаимодействиях могут образовываться в реакции

- + p n + 0 + K0

(3)

при более высоких энергиях. Распад К⁰ и ⁰-мезонов происходит в результате слабого взаимодействия. При этом наблюдается ситуация показанная схематически на рисунке.

Если пучком ^--мезонов обстреливать мишень, то в результате реакции (1) из мишени будут вылетать -гипероны и K⁰-мезоны. Так как время жизни -гиперона 2.6·10^-10 с, он распадается вблизи мишени на протон и ^--мезон.

Вблизи мишени наблюдаются и вилки ^-+ от распадов K⁰-мезонов

Однако такие распады наблюдаются лишь для 50% образовавшихся K⁰-мезонов. В оставшихся 50% случаев K⁰ распадается гораздо дальше от мишени на 3 -мезона.
Проанализируем выполнение закона сохранения комбинированной четности в распадах К⁰-мезонов на 2 и 3 -мезона.
    Состояния К⁰ и ⁰ не имеют определенного значения СР-четности. Действие операторов СР на волновые функции К⁰ и ⁰ можно записать в виде: |К⁰> = |⁰>,  |⁰> = |К⁰>, 
|К⁰> = -|К⁰>,    |⁰> = -|⁰>,
|К⁰> = -|⁰>,  |⁰> = -|К⁰>,Однако из состояний К⁰ и ⁰ можно построить линейную комбинацию и , имеющую определенные значения СР-четности:,
.K₁ и K₂ не являются частицей и античастицей и поэтому могут иметь разные характеристики распада.
СР-четности состояний и |> =  -1|>,
|> =  +1|>.    Двухпионные ^+- и трехпионные ^+-0 системы при нулевом орбитальном моменте l являются собственными состояниями -оператора. Для двухпионной системы^+- система, l = 0.Операция P эквивалентна обмену ^+--мезонов местами. При таком обмене волновая функция приобретает множитель(-1)^l.|^+-> = |⁺> |^-> (-1)^l = +1 |^+->.Операция C превращает ⁺ в ^- и ^- в ⁺, т.е. она тоже эквивалентна обмену обмену ^+--мезонов местами. |^+-> =  (-1)^l|^+-> = +1|^+->,
|^+-> =  (-1)^2l |^+-> = |^+-> .Собственное значение -оператора двухпионной системы (l = 0) равно +1.Для трехпионной системы^+-0 система, l = 0.
|^+-0> = |⁺> |^-> |⁰> (-1)^l = -1 |^+-0>,
|^+-0> = |^+-0> (-1)^l = +1|^+-0>,
|^+-0> =  -1|^+-0>.Собственное значение -оператора трехпионной системы (l = 0) равно -1 .
Таким образом, состояния |> и |> имеют определенные значения CP-четности, но не имеют определенного значения странности s.
В свою очередь можно записать|К⁰> = (|> + |>)/,
|⁰> = (|> - |>)/.Т.е. каждая из частиц K⁰ и ⁰ является суперпозицией состояний и . Т.к. CP() = +1, в соответствии с законом сохранения комбинированной четности, он распадается на 2 -мезона. Среднее время жизни состояния () ~ 0.9·10^-19 с. В свою очередь CP() = -1, поэтому распадается на 3 -мезона, также без нарушения комбинированной четности. Время жизни должно быть больше времени жизни из-за меньшего фазового объема для продуктов распада (() ~ 5·10^-8 с). Т.к. K⁰-мезон на 50% состоит из компоненты , то вблизи мишени наблюдаются распады этой компоненты на 2 -мезона. На бОльшем растоянии от мишени наблюдается распад компоненты на 3 -мезона.
    В природе существует две линейно независимые комбинации состояний и , которые отвечают частицам с различными массами и средним временем жизни:m(К⁰) = 497.67 МэВ
[m(К⁰) - m(⁰)]/ m[(К⁰+⁰)/2] < 9·10^-19 с,
() = 5.2·10^-8 c,
() = 0.9·10^-10 c.Основные каналы распада

	+-	68.6%,
	00	31.4%

Основные каналы распада

	000	21.1%,
	+-0	12.6%
	+-, -+	27.1%
	+е-e, -e+e	38.8%

Разность масс и m() - m() =(3.491 + 0.009)·10^-12 МэВ.Если бы СР-инвариантность имеет место, можно считать:|>||>,  |> |>.Однако, в 1964 г. было обнаружено, что существует малая, но конечная вероятность распада: ⁺ + ^-,в котором собственное значение -оператора в конечном состоянии, как мы уже показали, имеет СР = +1:Этот результат означает, что нельзя отождествлять состояние с и с
    Вместо этого можно следующим образом определить состояния и
где ₁ и ₂ - малые комплексные числа.

Фотоэффект Планк приписал квантовые свойства атомным осцилляторам, а не излучению. В 1905 г. А. Эйнштейн (A. Einstein), развивая гипотезу Планка, сделал второй шаг: само электромагнитное излучение состоит из отдельных квантов – частиц, названных позже фотонами Для удержания частиц на орбите постоянного радиуса темп нарастания поля синхронизован с темпом нарастания энергии частиц (отсюда происходит название этого типа ускорителя). По достижении максимального магнитного поля ускоренные частицы либо направляются на неподвижную мишень, либо (в коллайдерах) сталкиваются со встречным пучком, после чего цикл ускорения повторяется. Молекулярно-кинетическая теория Основы молекулярной физики и термодинамики
Ядерная физика. Физика атомного ядра и частиц Физика для студентов технических университетов