Большая Советская Энциклопедия (СЛ)

, , , , , . Гипотеза кварков прекрасно объясняет широкий круг явлений, относящихся к свойствам сильных и электромагнитных взаимодействий адронов и их классификации. Согласно этой гипотезе, b-распад нейтрона происходит за счёт того, что в нейтроне один нейтронный кварк превращается в протонный кварк, испуская пару е^-. Аналогично, распад L ® р + е^- + происходит за счёт превращения l-кварка в р -кварк: l ® р + е^- + , при этом слабый адронный ток можно записать в виде:

,     (3)

где  — оператор рождения р -кварка (уничтожения -кварка), n — оператор уничтожения n -кварка (рождения - кварка), l — оператор уничтожения l-кварка (рождения -кварка), J — т. н. угол Кабиббо, который, как показал опыт, равен примерно 15°. То, что sinJ < cosJ, отражает тот факт, что распады с изменением странности частиц подавлены (идут с меньшей вероятностью) по сравнению с распадами, в которых странность сохраняется. Например, распад L ® р + е^- +  подавлен по сравнению с распадом нейтрона n ® p + е^- + . Это утверждение не следует понимать, однако, слишком буквально, т. к. вероятность распада определяется не только силой взаимодействия соответствующих токов, но и величиной энергии, выделяющейся в распаде, а именно пропорциональна пятой степени этой энергии. А энерговыделение в распаде нейтрона на два порядка меньше, чем в распаде L-гиперона. Т. о., малость sinJ означает лишь, что L-гиперон хотя и распадается на 10 порядков быстрее нейтрона, однако примерно в 20 раз медленней, чем распадался бы нейтрон, если бы он имел массу L-гиперона.l

  Если обозначить через j_w суммарный слабый ток:

,     (4)

то энергия (более точно — лагранжиан L ) С. в. приобретает вид:

;     (5)

здесь G — константа С. в., индекс + означает сопряжённый ток:

.     (6)

  Каждое из слагаемых в токах j_w и   представляет собой сумму вектора и аксиального вектора, например . Такое выражение для С. в. описывает все известные слабые процессы, кроме т. н. нейтральных токов (см. ниже). Эти процессы можно расклассифицировать по тому, произведение каких слагаемых в токах j_w и    за них ответственно. В клетках таблицы перенумерованы соответствующие процессы.

Таблица слабых процессов

	1234	2567	3689	47910

Клетки таблицы, симметричные относительно диагонали, содержат прямые и соответствующие обратные процессы.

  1. Произведение токов  описывает упругое рассеяние n_e + e ® n_e + е; на опыте это рассеяние пока не обнаружено, но точность экспериментов несколько хуже необходимой для измерения предсказываемой теорией величины.

  2. Произведение токов  ответственно за распады m⁺ ® e⁺ + n_e +  и m^- ® e^- +  + , которые хорошо изучены и прекрасно описываются теорией.

  3. Произведение токов  ответственно за b-распады ядер и распады типа p⁺ ® e⁺ + n_e и . Вероятность последнего распада на основе аналогии между слабым векторным током и электромагнитным током (на основе гипотезы сохраняющегося векторного тока) была предсказана Я. Б. Зельдовичем и С. С. Герштейном ещё в 1955; последующие эксперименты подтвердили это предсказание. Это же взаимодействие приводит к нейтринной реакции  + р ® е⁺ + n, обнаруженной в 1956 Ф. Райнесом и К. Коуэном (США) в пучке антинейтрино от ядерного реактора.

  4. Произведение токов  ответственно за b-распады странных частиц, в которых меняется странность, например L ® р + е^- + , å^- ® n + e^- + , К⁺ ® е⁺ + n_e , К⁺ ® е⁺ + n_e + p ^{и т. д. В этих распадах имеют место следующие правила отбора, вытекающие из вида слабого тока и подтвержденные на опыте: 1)DS = ± 1, где DS — изменение странности адронов, участвующих в распаде (DS = S₁ — S₂ , S₁ — странность распадающегося адрона, S₂ —  странность адронов, появившихся в результате распада); 2) DS = DQ, где DQ — изменение электрического заряда адронов; 3) DT=1 /₂ , где DT — изотопический спин странного адронного тока.}

  5. Произведение токов  приводит к процессу n_m ® m⁺ + m^- + n_m , который должен происходить при взаимодействии нейтрино высокой энергии с кулоновским полем ядра. Теоретически предсказанная величина сечения процесса меньше предела, достигнутого при экспериментальных поисках этого процесса.

  6. Произведение токов  ответственно за процессы захвата мюонов атомными ядрами, в основе которых лежит реакция m^- + р ® n + n_m . Этот захват детально изучен для большого числа различных ядер. Кроме того, это же произведение ответственно за основной канал распада заряженных p-мезонов: p⁺ ® m⁺ + n_m , p^- ® m^- + , а также за основную часть нейтринных реакций при высоких энергиях, которые наблюдаются в пучках нейтрино, образованных при распадах p- и К-мезонов, рождающихся при бомбардировке ядер энергичными протонами от ускорителей. Такие нейтринные пучки имеются в ряде лабораторий. При столкновении энергичного нейтрино с нуклоном могут происходичь как квазиупругие процессы: n_m + n ® m^- + р или  + р ® m⁺ + n, так и неупругие: n_m () + нуклон ® m^- (m⁺ ) + нуклон + мезоны. В обычных пучках нейтрино высоких энергий доля электронных нейтрино мала, т. к. p-мезоны в основном распадаются с испусканием m и n_m .

  7. Произведение токов  приводит к мюонным распадам странных частиц с изменением странности:

L ® р + m^- + , å^- ® n + m^- + ,

К⁺ ® m⁺ + n_m , К⁺ ® m⁺ + n_m + p

и т. д., подчиняющихся тем же правилам отбора, что и соответствующие электронные распады (см. пункт 4). Кроме того, оно ответственно за нейтринные реакции, в которых рождаются одиночные странные частицы.

  8. Произведение токов  приводит к слабым ядерным силам, не сохраняющим, в отличие от обычных ядерных сил, пространственную чётность (Р ). Такие районечётные силы, предсказанные теорией, были обнаружены на опыте Ю. Г. Абовым, П. А. Крупчицким, В. М. Лобашёвым, В. А. Назаренко и др. (СССР).