ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 96
Скачиваний: 0
Если мы будем теперь передвигаться по стро кам таблицы вправо, то обнаружим, что каж
дой комбинации чисел В, |
Y и Т соответствует |
|
не один мультиплет, |
а несколько. Например, |
|
в графе 2, где В = О, |
У=0 |
и 7=1, имеем трип |
лет я-мезонов, триплет |
р-мезонов, триплет |
частиц ¿42 и т. д. Эти мультиплеты отличаются друг от друга значениями спина /, простран ственной четности Р и массы.
С другой стороны, если мы будем передви гаться сверху вниз, то увидим, что в графах таблицы объединяются изотопические мульти плеты с одинаковыми значениями / и Р, но различными наборами В, У и Т. Так, например, в случае мезонов в графе 0 у в которой собра ны частицы со спином 0 и отрицательной чет ностью, или так называемые псевдоскалярные мезоны, находим сннглеты ц (548) и А0 (958),
триплет я (137) и два дублета К (496) и К (496), т. е. всего пять изотопических мультипле-
тов, объединяющих 9 |
частиц *. |
В |
следующей |
|||
графе имеем 9 векторных мезонов |
(частиц |
со |
||||
спином |
1 |
и четностью—1): один |
ср- (1020), |
|||
один |
о- |
(782), три |
р- (763) |
и по |
два |
|
/(*-(891) |
и /(*-(891) |
мезона. |
Соответствен |
но, если мы перейдем в нижнюю часть табли цы, где собраны барионы и барионные резо нансы, то в первой графе обнаруживаем известную уже нам группу из 8 барионов со
спином V2 и четностью +1: два |
нуклона, |
один А0-, два Е- и три 2-гиперона. |
Во втором |
*В скобках после каждого символа частицы указыва ется ее ¡масса, выраженная в Мэе. Точнее говоря, здесь речь идет о средней массе частиц, входящих в данный изотопический мультиплет.
162
столбце расположены 10 барионных резонан сов со спином 3/2 и положительной четностью:
триплет |
У]* |
(1382), дублет 5* (1530), синглет |
|
£2“' (1675) |
и квадруплет |
(мультиплет с че |
|
тырьмя |
членами) |
(1238). Остальных |
резонансов мы касаться не будем.
Именно эта возможность объединения изо топических мультиплетов с одинаковыми спи нами и четностями в группы привлекла к себе внимание физиков в последние годы. Интуиция им подсказывала, что такая группировка адронов носит, вероятно, не случайный харак тер. Можно было ожидать, что за этим кроется какая-то внутренняя связь между частицами, какая-то неизвестная ранее сим метрия, присущая адронам. Возникла необхо димость в более тщательном изучении этой ситуации. А когда в процессе развития науки назревает неотложная потребность в решении какой-либо проблемы и складываются благо приятные для этого условия, неизбежно нахо дятся люди, на долю которых выпадает честь сделать решающий шаг в этом направлении. В 1961 г. американский физик Гелл-Манн и израильский теоретик Нееман совершенно не зависимо друг от друга закладывают теорети ческие основы той схемы, которая стала ныне общеизвестной под названием схемы у н и- т а р н о й с и м м е т р и и . Появление ее озна меновало начало нового направления в разви тии теории элементарных частиц.
Мы не имеем возможности описать здесь, хотя бы в общих чертах, красивую, можно сказать, изящную математичебкую формули ровку унитарной симметрии. Для этого нам бы
163
пришлось обратиться к одному из фундамен тальных разделов математики — к теории групп. Но в этом пока нет острой необходи мости, так как несколько ниже мы познако мимся с одной простой моделью, которая по зволит нам уяснить основную идею унитарной симметрии, не прибегая к специальному мате матическому аппарату. Вначале остановимся на основных цыводах, вытекающих из схемы унитарной симметрии.
Схема унитарной симметрии Гелл-Манна— Неемана предсказывает существование
групп изотопических мультиплетов, в которые по известным правилам и признакам могут быть объединены адроны е одинаковыми спи нами и четностями. Эти группы по причинам, которые станут ясны ниже, получили название унитарных супермультиплетов. В частности, для мезонов и мезонных резонансов данная схема предсказывает супермультиплеты с од ним членом — унитарный синглет и восьмью членами — унитарный октет (октуплет). Для барионов и барионных резонансов допуска ется объединение частиц в октеты и декупле ты— супермультиплеты с 10 членами. Эта схема позволяет строить супермультиплеты и более высокого порядка, но они нам пока не понадобятся.
По своей структуре унитарные супермуль типлеты во многом напоминают мультиплеты изотопические.
Напомним, что изотопический мультиплет объединяет в себе состояния частицы с раз личными электрическими зарядами. Например,
164
триплет л-мезонов л (137) объединяет три за рядовых состояния я-мезона (я+, я0 и я ).
Подобно этому, роль членов унитарного супермультиплета играют сами изотопические мультиплеты с различными гиперзарядами, которые можно рассматривать как некоторые «гиперзарядовые состояния» супермультипле та. Например, унитарный октет (мезонный и барионный) включает в себя три гиперзарядовых состояния с гиперзарядами У =1, 0 и +1. При этом в отличие от изотопических мультиплетов, где входящие в него различные час тицы несут обязательно различные электри ческие заряды, в унитарный октет входят два изотопических мультиплета с одинаковыми значениями гиперзаряда — изотопический синглет и изотопический триплет с гиперзарядом, равным нулю. Они рассматриваются как одно «гиперзарядовое состояние» супермультипле та.
Каждый изотопический мультиплет харак теризуется определенным значением изотопи ческого спина Т, а входящие в этот мульти плет зарядовые состояния — различными допу стимыми для данного Т. значениями зетовой проекции изотопического спина Г3. Так как при заданном Т проекции Т3 пробегают 2 Г + 1 различных значений
Т3 - - 7 , - ( Г - 1), ..., Т - 1 , т,
то общее число членов мультиплета с изотопи ческим спином Т всегда равно 2Т+1. На оборот, по заданному числу зарядовых состоя ний мультиплета всегда можно определить значения Г и Т3. Например, в случае триплета
165
пи-мезонов |
имеем 274-1=3, т. |
е. 7'=1, а |
7’з= - 1 ,0 , |
+1. |
спином Т и |
По аналогии с изотопическим |
его проекциями 7’3 для характеристики унитар ных супермультиплетов можно ввести унитар ный спин 77 с его зетовыми проекциями 7/3. На бор допустимых значений 773 для данного 77 определяется по стандартному правилу:
и а= - и , - ( и - 1 ) . . . . и — 1 , и,
всего 277+1 различных значений. Таким обра зом, значение унитарного спина 77 для данного унитарного супермультиплета определяется количеством входящих в него изотопических мультиплетов с различными гиперзарядами, каждому из которых приписывается опреде ленное значение проекции 773.
Всоответствии с этим унитарному октету
стремя (277+1=3) гиперзарядовыми состоя ниями У = —1, 0 и +1 нужно приписать уни тарный спин 77=1, а каждому из входящих в него гиперзарядовых состояний значения про екции Т73, равные соответственно —1,0 и +1. Разумеется, что входящим в октет синглету и триплету с гиперзарядом У =0 приписывается общее значение 773.
Точно так же, как в изотопическом мульти плете, существует определенная связь между
зетовой компонентой изотопического спина 7'3 и значением электрического заряда С? для дан ного зарядового состояния, так и в унитарном супермультиплете существует однозначная связь между проекцией 773 и значением гипер заряда У. В рассмотренном нами примере унитарного октета, так же как в случае пи-
166
мезонного триплета, эти величины попросту совпадают (Тг= С} и и 3=У). Но это не обяза тельно. Например, как мы увидим ниже, в случае барионного декуплета Н3—У = '/2.
Очередная задача состоит теперь в отнесе нии конкретных частиц к тем или иным допу стимым унитарным супермультиплетам. Для
большинства |
известных сейчас адронов сде |
||
лать это |
не |
так |
трудно. Обратимся снова |
к табл. 3. |
Начнем |
с барионов и барионных |
резонансов. Мы уже отмечали, что само рас положение частиц в табл. 3 по графам, имею щим общие значения обычного спина и чет
ности (1Р), |
сразу выделяет группу из 8 барио- |
||
пов (М, 2, |
А, |
Е) со спином '¡2 и четностью-)-1 |
|
и группу |
10 |
барионных |
резонансов (А^*,2, |
У\ , Е*, □ ) со спином 3/2 и четностью-)-1. От
сюда, естественно, что первая группа образует унитарный октет, а вторая — унитарный деку плет.
Структура этих супермультиплетов отобра жена на графических схемах, приведенных в табл. 4. Изображенный на верхней половине таблицы правильный шестиугольник условно определяет барионный октет (7 2 +), а распо ложенный рядом с ним правильный треуголь ник— барионный декуплет (3/2 +). В каждой из строчек этих схем расположены разбитые по зарядовым состояниям изотопические мультиплеты, имеющие общее значение гиперзаря да. Наклонными линиями соединены группы зарядовых состояний, имеющих общее значе ние электрического заряда (2. Нетрудно также убедиться в том, что вдоль вертикалей каж-
167
те
=í
о
те
Н
* 6
•*
$
О.
о
* Е
Е Е
Ȥ
va
Ci
>