Где взять гиперонную мишень?

Когда были открыты резонансы, связанные с рассеянием π-мезонов на нуклонах, почти ни у кого из исследователей не было сомнения в том, что резонансы не являются особенностями только таких систем. И действительно, резонансы удалось обнаружить и в системах типа мезон — гиперон (барионные резонансы). Найдена была также группа мезонных резонансов (π — π, π — К, К — К и т. д.). Однако в этих случаях их уже нельзя обнаружить, изучая рассеяние частиц друг на друге. Ведь невозможно создать мишень, например, из Λ0-гиперонов. Гипероны распадаются за время порядка 10-10 секунды. Распадаются также и π-мезоны. Как можно уловить резонансы и в таких системах, покажем на примере резонанса в системе π-мезон —- Λ0 гиперон.

Если бомбардировать протоны К-мезонами большой энергии, то часто наблюдается реакция, протекающая по следующей схеме:

0374.gif

К-мезон, столкнувшись с протоном, рождает Λ0-гиперон и два π-мезона.

0374-1.gif

Исследовав достаточно большое количество таких реакций, можно найти число π--мезонов, имеющих определенную энергию. Затем можно построить кривую зависимости числа π--мезонов от их энергии: так называемый энергетический спектр мезонов. Характер кривой должен зависеть от того, как протекает данная реакция. Допустим, что при реакции все три частицы Λ0, π+ и π- рождаются одновременно и разлетаются в разные стороны независимо друг от друга. Тогда начальная энергия К-мезона и протона перераспределяется между рождающимися частицами различными способами. Законы сохранения энергии и импульса однозначно определяют только максимально возможное значение энергии π--мезона. Энергия способна принимать любые значения: от нуля до максимального.

Совсем иначе дело будет обстоять, если Λ0-гиперон и π+-мезон непосредственно после реакции ведут себя как единое целое. Тогда начальная энергия К- и р-частиц распределяется между двумя частицами и законы сохранения энергии и импульса однозначно определяют значение энергий обеих возникающих частиц. Несколько упрощенно говоря, законы сохранения энергии и импульса представляют собой в этом случае два уравнения с двумя неизвестными энергиями рожденных частиц, так как импульс может быть выражен через энергию. При рождении же сразу трех частиц неизвестных было бы три и энергии рожденных частиц однозначно бы не определялись. Экспериментальная кривая имеет резкий выброс при определенной энергии π--мезона. Значит, в большом числе случаев рождаются не все три частицы одновременно. Сначала рождаются две, а затем одна из них распадается:

0375.gif

Y*+ — промежуточная система, которая ведет себя как единое целое. Так же, как и N*++ , она называется резонансной частицей. Законы сохранения дают возможность найти ее массу: 1389 миллионов электронвольт. По ширине резонансного выброса можно определить время жизни резонанса Y*+ . Оно оказывается таким же, как и у N*++ .

Наряду с положительно заряженным резонансом Y*+ есть еще отрицательно заряженный Y*- и нейтральный Y*0. Их массы примерно одинаковы.

1 2