"Секрет долголетия" странных частиц

Итак, вне всякого сомнения, существуют какие-то обстоятельства, препятствующие «сильному» распаду странных частиц. Что же это за обстоятельства? Длительный опыт приучил физиков к мысли, что за любым «запретом» следует искать какие-то законы сохранения. Не могут протекать превращения, в которых нарушился бы закон сохранения заряда. Закон сохранения энергии «запрещает» процессы, в которых суммарная масса продуктов распада больше массы распадающейся частицы. Законы сохранения энергии и импульса приводят к тому, что при аннигиляции электронно-позитронной пары рождается не меньше двух γ-квантов.

Не означает ли «заторможенность» сильного распада гиперонов, что здесь проявляется какой-то новый, еще не замеченный физиками закон сохранения? Такая гипотеза была выдвинута Гелл-Манном. Новую величину, которая сохраняется при сильных и электромагнитных взаимодействиях, назвали «странностью».

«Обычным» частицам, т. е. протону, нейтрону (и их античастицам), а также нейтральному и заряженным π-мезонам приписывалась нулевая странность. Для остальных сильно взаимодействующих частиц странность распределялась так:

странность, равная минус единице:

0348.gif

странность, равная плюс единице:

0348-1.gif

т. е. у соответствующих античастиц);

Если реакция такова, что странность не меняется, то процесс идет по сильному каналу. Так, в уже приведенном примере

0348-2.gif

исходные частицы имеют нулевую странность; Σ имеет странность —1, К+ обладает странностью +1. Следовательно, и в «правой части» суммарная странность равна нулю. «Сильный» канал разрешен. С другой стороны, распад

0348-3.gif

протекает с очевидным изменением странности на единицу (из —1 получается 0). Согласно новому закону сохранения такое превращение не может проходить по законам сильного взаимодействия. Парное рождение определяется именно сохранением странности. Подобно тому как существующие в советском альпинизме правила запрещают одиночные восхождения (на вершину может отправиться только по крайней мере двойка), закон сохранения странности выпускает в жизнь гипероны и К-мезоны только парами. Не будь этого закона, частицы немедленно гибли бы сразу же после своего рождения, что с альпинистами-одиночками происходит не всегда. Чтобы внести большую наглядность в то, о чем мы здесь говорили, представьте себе, что некоторый процесс, идущий по «сильному каналу» (т. е. без изменения странности), длится одну секунду. Тогда на превращения с изменением странности на единицу потребовались бы миллионы лет! А на случаи, когда странность меняется на две единицы, нужны были бы невообразимо большие сроки, намного превосходящие возраст самой Земли.