Возникновение новых частиц. Аннигиляция. Другие пары частиц и античастиц, страница 7

КАОНЫ

Итак, посредством столкновений «обычных» элементарных частиц мы не можем пока разделить их на меньшие составные части, однако нам удается при этом получить множество новых частиц. Большинство из них нестабильно либо принадлежат к античастицам, которые аннигилируют, вступая во взаимодействие с частицами. Судя по результатам экспериментов, масса покоя нейтрино, как и фотона, равна нулю (во всяком случае, очень близка к нулю[2]). Но от фотона нейтрино явно отличается тем, что не создает электромагнитного поля, а также моментом импульса, который у нейтрино обоих типов составляет (^l/<i)h/2n, т. ё. их спин равен '/2- Такие частицы чрезвычайно распространены в окружающем нас мире, но из-за своей «невидимости» в основном остаются незамеченными. Нейтрино имеют наименьшую массу из всех вновь открытых частиц, тем не менее очевидно, что известные нам элементарные частицы не могут состоять из нейтрино. Рассматривая свойства нестабильных частиц, возникающих при столкновениях электронов и протонов высоких энергий, мы до сих пор ограничивались пионами и мюонами. В действительности же при подобных столкновениях рождаются и многие другие нестабильные частицы. К числу частиц промежуточной массы (т. е. находящейся между массами покоя электрона и протона) принадлежат четыре типа частиц, которые массивнее пионов и более чем в тысячу раз превосходят по массе электрон; из них две электрически заряженные частицы получили обозначения К^ и К~, а две частицы, не имеющие заряда,— К0 и К0. Каждая из двух этих пар включает частицу и античастицу. Эти частицы, называемые каонами, также самопроизвольно распадаются, порождая в результате мюоны, пионы, электроны и нейтрино.

ГИПЕРОНЫ

При бомбардировке мишени протонами, ускоренными до энергии свыше нескольких ГэВ, возникают и такие частицы, масса покоя которых больше массы покоя протона. Они получили название гиперонов. Среднее время жизни гиперонов составляет около 10^-10 с, что достаточно для регистрации их траекторий в диффузионной камере или на фотопластинке. Поэтому для изучения свойств этих частиц и процессов их распада пригодны те же методы, что использовались для исследования мюонов и мезонов. Среди конечных продуктов распада гиперонов всегда присутствуют протон или нейтрон ( в случае распада антигиперона — антипротон или антинейтрон). Поэтому гипероны часто рассматривают как особые (возбужденные) состояния нуклона (т. е. протона или нейтрона) с большей энергией, что проявляется в возросшей массе частиц. В последней группе табл. 1 располагаются в порядке возрастания массы тяжелые частицы, объединенные общим названием «барионы». Помимо других характеристик они имеют также барионный заряд; он был введен потому, что в любых превращениях таких частиц разность между количеством барионов и антибарионов должна сохраняться неизменной (закон сохранения барионного заряда). Например, сумма барионных зарядов протона и антипротона равна нулю, следовательно, среди конечных продуктов их взаимодействия не должно быть ни одного бариона — происходит аннигиляция барионов.

Следует также отметить, что барионы, как и легкие частицы (лептоны), имеют спин, равный ½ (за исключением частицы W^- со спином ³/₂ — Ред.). Частицам с дробным спином (½, ³/₂  и т. д.) присвоено общее название «фермионы». Этим они отличаются от бозонов, имеющих целочисленный спин. В табл. 1 бозоны представлены фотоном, имеющим спин 1, и мезонами, спин которых равен нулю. Более наглядное сопоставление частиц и античастиц дается на рис. 32.