Техника - молодёжи 1975-08, страница 43

спектрометр \

область пзресечения встречных пучков

пучок электронов

пучок позитронов магнитный

Загадочные «ПСИ»

ЭДВ ьРД ДУРОВОЙ,

кандидат физико-математических

неук

После придсказ-шного л тем че менее сенсационного когда-то открытия в брукхейвенской нг-ционсльной лаборатории США омега-минус-гиперона, частичнс подтвердившего кварковую модель строения элементарных частиц, физики сегодня, пожалуй, впервые за многие годы сноьа взбудоражены экспериментальным достижением сразу двух г.абороторий — открытием четырех новых частиц, названных условно греческой буквой «пси» (ф).

Осенью 1974 года на Брукхейвен-ском ускорителе протонами больших энергий бомбардировались ядро бериллия. Регистрируя магнитным спектрометром рожд_ющиеся при этом злектрон-позитронные пары, исследоватег л обнаружили, что одна из них образовалась в результате распада неизвестной частицы с массой 3105 мегаэлектрон-вольт, просуществовавшей всего Ю^-20 с. Почти одновременно с этим экспериментом на встречных электрон-гюзитронных пучках в накопитель ном кольце Стэнфордского центра линейных ускорителей была обнаружена как эта частица, так и новая — с массой 36L4 мегаэлек .роч-вол v ч продолжительностью жизни 10" "²¹ с, а через несколько месяцев стали известны и еще две более гяжелые частица того .ке происхождения — %(4150) и l];(4800V

Чем же интересны и необычны эти частицы? Почему их открытие стало серьезным поводом для раздумий теоретиков и экспериментаторов, вызвало гораздо большее ожи1 ление, нежели множество ранее открытых и открываемых поныне?

Какими свойствами, физическими характеристиками обладаю! уже известные частицы? Их масса изменяется в огромном диапазоне от ноля (у нейтрино и фотона) до величины, равной трем тысячам масс элек.рона у самой тяжелой — омегь-минус-гиперона, Время их жи жи — от 10" -23 с у ро-мезонь до 10²⁸ лет у протон^ Сегодня известно уже два десятка «дол.оживу-щих» чjc v со временем жизни бсее 10" с, столько ж^ античастиц и около двух сотен «коротко-живущих», так на: ваемых резонан-сов, с продолжительностью существования менее 10" ²¹ с. Непременная характеристика кзждой элементарной честицы — квантовые числа: собственный момент количества движегмя — спин, атомное массовое число, четностг . Каждое квантовое число — это целое или полуцелое числи. Например, атомное массовое число А может принимать значения, равные 0, 1, 2 и т. д Элементарные частицы с А-0 (кроме фотона) называют пептонами с А-1,2 — барионами. Главное свойство всех квантовых чисел, из-за которого их и используют физики для описания частиц, — это сохранение суммы квантовых чисел каждого copTj в начале и в конце ядерной реакции.

Помимо физических хзрсктеристик, определяющих свойства элементарной частицы как таковой, у к 1ждой есть еще <и «характер» взаимодействия ее с остальными. Взаимоотношения эти проявляются при их соударении друг с другом Физики различают ьзаимодействия сильные, электромагнитные и слабые Сильные ответственны за ядерные силы, связывающие нейтроны и протоны в ядре ь.томв| Электромагнитные — за взаимодействие эпектри-чески заряженных -частиц, слабые — за роспады нестабильных частиц (резонансов), бета-распады ядер, нейтрон-i. По современным пред-стсвлениям эти взаимодействия осу-щесп-ляютс». посредством непрерывного поглощения и испускания частицами мезонов (сильное) и фотонов (электром» гнитное) Такие «обменные» частицы называют «переносчиками» соответствующего взаи

модействия. «Переносчик» слабого взаимодействия до сих пор неизвестен, хотя название ему давно уже дано — V -бозон.

Теперь уже изучены многие свойства пси-чсстиц. Так, например, ■ф (3105) имеет отрицательную четность, распадается в основ ном на нечетное число пи-мезонов. Вероятность ее распада на лептины на два порядка бол! ше, чем у обычных нестабильных 1встиц. ф (36В4) распадается на г|) (3105) и два пи-мезона. Все известное сьидетельствует о не-' обычности их свойств. Они хоть и относятся к классу мезонов, но слишком тяжелы и живут долго вопреки общей закономерности: с ростом массы время жизни чястиц убывает. А не может ли зто странное поведение пси-частиц свидетельствовать об особой роли, которую они игрлот во взаимодействиях элементарных частиц друг с другом?

Некоторые физики даже надеются, что это и есть дотоле неуловимый w-бозон Но тогда почему их несколько? Другие же считают, что пси-частицы состоят из «цветных», или «очарованных», кварков, гипотетических фундаментальных частиц, гак пока еще и не найденных в природе, но из которых, как предполагают, могут состоять остальные частицы. Во всяком случае, кварчовая модель строения элементарных частиц предсказываем существование еще более странных долпживущих частиц, превышающих по массе загадочные пси-частицы.

На схеме:

Накопи', ельн< электрон-позитронное

ол!'К С-.эифордско центр; ии nei ных .скоригг-- "й. Установка, v по Bi-_шнем; ви.чу и по ;эазг ;рам на мннающ^ обы .ный кольце »ой ускоритель аряж| иных чрстиц — вануу... повод, помещ! нный в сильное ь.аг' ни -н< поле, ho зд-!сь частиць- уже не ускоряются электрически* полег , н„к эт" делается ускорителе, а ,.г,шь уде_г живаю ,тя на н руговой эр-бг -е -ii нескольких сек-'н-i де не-гнольних часо-i. В оол-"ти г сс .ения встречных э/.вктронного И ПОЗИ^трОНН iro пучков происходят соударения ьл-жтронов с г.озитро -ми, при которых и рождаютег пси-ч< сти дь

40