Поэтому медленные К +, К 0слабее взаимодействуют с веществом, чем , .
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 p-, так и на 3 p-мезона.
Рисунок иллюстрирует процессы сильного и слабого взаимодействия К-м.
Специфические свойства нейтральных К-мезонов.Выше отмечалось, что К 0- и -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 K 0Û .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 для переходов нейтрино — антинейтрино).
В вакууме благодаря переходам K 0Û состояниями, имеющими определённую энергию и время жизни, будут не К 0и , а две квантово-механических суперпозиции этих состояний. Эти суперпозиции соответствуют частицам с различными массами и различными временами жизни: долгоживущему K 0 L- и короткоживущему K 0 S-meзонам. Разность масс K 0 Sи K 0 Lобусловлена слабым взаимодействием, вызывающим переходы K 0Û , и весьма мала. Время жизни и способы распада K 0 Sи K 0 Lуказаны в.
Таким образом, в то время как в процессах, вызываемых сильным взаимодействием, проявляются состояния К 0и , обладающие определёнными значениями странности (сохраняющейся в сильном взаимодействии), в процессах слабого взаимодействия (в распадах) проявляются как частицы состояния K 0 Lи K 0 S. Состояния K 0 Lи K 0 Sблизки к суперпозициям состояний, которые называют K 0 1и K 0 2:
K 0 s» K 0 1= ,
K 0 L» K 0 2= ,
т. е. K 0 Lи K 0 Sприблизительно на 50% «состоят» из К 0и на 50% — из . Аналогичным образом можно утверждать, что К 0и приблизительно на 50% «состоят» из K 0 Sи на 50% — из K 0 Lтот факт, что состояния К 0и представляют суперпозицию двух состояний K 0 Lи K 0 Sразными массами и временами жизни, приводит к появлению своеобразных осцилляций («биений»): К 0, возникая в результате сильного взаимодействия, на некотором расстоянии от точки рождения частично превращается за счёт слабого взаимодействия в и потому оказывается способным вызывать ядерные реакции, характерные для и запрещенные для К 0, например реакцию + р ® L 0+ p +(эффект Пайса — Пиччони). Др. своеобразное явление — так называемая регенерация короткоживущих K 0 S-meзонов при прохождении через вещество долгоживущих K 0 L-meзонов: на достаточно больших расстояниях от места образования пучка К 0(или ) пучок состоит практически только из долгоживущих K 0 L, т.к. короткоживущие K 0 Sраспадаются раньше. Поэтому на таких расстояниях наблюдаются лишь распады, характерные для K 0 L(). Казалось бы, K 0 Sне могут вновь появиться в пучке. Однако если пучок K 0 Lпропустить через слой вещества, то из-за различия во взаимодействиях с веществом К 0и , составляющих K 0 L, изменяется относительный состав пучка и в пучке K 0 Lпоявляется добавка K 0 Sс характерными для K 0 Sраспадами.
Комбинации K 0 1и К 0 2обладают 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 K 0 1, остаётся неизменной, а волновая функция К 0 2меняет знак. Поэтому состояние K 0 1может распадаться на 2p (систему, обладающую теми же свойствами относительно операции СР, что и K 0 1), a K 0 2не может. Поскольку вероятность распада на 2p 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 K 0 Lи K 0 Sотождествлялись с K 0 1и К 0 2. Однако в 1964 было установлено, что долгоживущий К-м. с вероятностью приблизительно 0,2% распадается на 2p . Это свидетельствует о нарушении СР-симметрии и об отличии состояний K 0 Lи K 0 Sот K 0 1и К 0 2. 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.
Читать дальше
