Техника - молодёжи 1958-08, страница 39

•т. пор, пока значительно менее вероятный слабый процесс не

:КОНЧИТ С НИМИ.

Ма первых порах было мало или даже совсем не было

гпериментальных данных, касающихся совместного рожде-ui'M Однако, когда космотрон в Брукхавенской национальной Моратории начал систематически поставлять странные части-оказалось, что это правило фактически выполнялось всег-: i Первая же обнаруженная реакция — пион-протонное сопл рение, рассмотренное выше, — вела к совместному рождению ламбда- и нейтральной К-частиц.

Что означает совместное рождение? Можно ли связать его акнми-либо иными принципами? Совместное рождение ука->-»вает, что сильные реакции, в которых участвует одна части-являются запрещенными. Когда природа исключает какое-* • бо явление, ее предписание часто принимает форму какого-гкбудь закона сохранения. То-то и то-то не может происхо-z -ь, потому что что-то должно сохраняться. Простой пример: I*'когда в природе не встречается распад частицы на такие . дукты, суммарная масса которых больше массы распадаю-частицы. Это запрещается законом сохранения энергии.

Естествен вопрос: не скрывается ли и за правилом совместно рождения какого-нибудь закона сохранения? Принцип местного рождения утверждает, что странные частицы обра-

мются всегда в количестве не меньше двух одновременно.

являются ли все сочетания странных частиц допустимыми • некоторые из них загтрешены? И на этот вопрос мог бы ••;етнть закон сохранения.

ЩтшШкйй ⁰ сшлц

Такой закон был обнаружен; удалось установить некоторые правила, которым подчинены процессы возникновения странах частиц. Для того чтобы разобраться в том, что представляют собой эти принципы и правила, нам следует вернуться

■ нашим старым частицам и ввести понятие, о котором до • х пор не было речи. Мы имеем в виду понятие «изотопи-f-чого спина».

Прежде всего взглянем на обычный спин с несколько иной

- -хи зрения. Предположим, что у нас есть пара изолирован-I ьх электронов, которые мы представляем в виде маленьких «.•пинок. Насколько мы сегодня знаем, можно утверждать, «то электроны тождественны. Мы верим в то, что они вращаются, но так как они очень малы, это движение различить

- и не в состоянии. Поместим эти электроны в магнитное по-? Согласно законам квантовой механики спин электронов

расположится. либо по направлению магнитного поля, либо -ротив него. Допустим, что один электрон расположился по -олю, а второй — против. Теперь уже эти две частицы облагают различной энергией, и мы можем отличить одну из них - другой. Этот мысленный эксперимент подчеркивает то об-тоятельство, что по отношению к магнитному полю элект-;: н представляет собой дублет. Он может находиться в од-

■ из двух возможных энергетических состояний. Но без 1 -ешнего магнитного поля нет никакого способа, чтобы рассматривать эти состояния порознь; электроны «вырождаются»

• состояние неразличимости.

В самом начале развития современной ядерной физики — вскоре после открытия нейтрона — возникла ситуация, кото-;ая заставила вспомнить об этом магнитном вырождении.

Различные состояния ча-".тицы могут быть установлены только через определенные взаимодействия. Два электрона, имеющие противоположные направ-ления спина (вверху) в отсутствие внешнего магнитного поля кажутся тождественными (левый чертеж). Когда накладывается магнитное поле, от-меченное стрелками, электроны разделяются, попадая в различные энергетические состояния (правый черте ж). Подобно этому, при отсутствии электромагнитных взаимодействий все нуклоны (в середине) и все пионы (внизу) неразличимы. Когда такие взаимодействия принимаются во внимание (они отмечены линиями, проведенными теснее), изотопический спин

(изображен пунктиром) разделяет нуклоны на протоны и нейтроны, а пионы —- на три зарядовые модификации.

Эксперименты по отклонению движущихся протонов и нейтронов другими протонами и нейтронами обнаружили удивительное обстоятельство, что ядерные силы или сильное взаимодействие между нуклонами всегда одно и то же, независимо от того, какие комбинации нуклонов в нем участвуют. Силы, действующие между двумя протонами, двумя нейтронами, а также между протоном и нейтроном, являются равными. Это явление, называемое зарядовой независимостью, означает, что в той мере, в какой это касается сильных взаимодействий, протон и нейтрон ведут себя как одна и та же частица. Они могут быть отличены друг от друга только по их электромагнитному взаимодействию. Если допустить, что электромагнетизм мог бы быть «выключен», как, скажем, магнитное поле, в лаборатории, то тогда протон и нейтрон «выродились» бы в состояние неразличимости. Следовательно, нуклон можно считать зарядовым дублетом, одним из состояний которого является протон, а другим — нейтрон.

Эта идея возникла у Гейзенберга, который сумел представить ее в математической форме. Он придумал математическое описание нуклона. Оно содержит некоторую переменную, которая может принимать только два значения. Одно из этих значений соответствует протону, другое — нейтрону. Математический аппарат Гейзенберга очень похож на тот, который был использован Паули для описания спина электрона, поэтому Гейзенберг назвал эту переменную величину изотопическим спином. Слово «изотопический» подчеркивает тот факт, что в принципе протон и нейтрон — это изотопы: они имеют почти одинаковые массы, хотя и отливаются по заряду. Слово «спин», конечно, возникло из чистой аналогии и до известной степени путает дело. Оно просто отражает тождественность математической трактовки с трактовкой настоящего спина.

Изотопический спин, таким образом, является математическим приемом, позволяющим устанавливать различие между

ЗЛОКЛЮЧЕНИЯ 40 В РА

Ковру из хлорида немало досталось, Комиссия с ним обходилась сурово,

Но как она портить его ни старалась, Остался он ярким, красивым и новым.

ж ,,

___-мап.