Рис. 1. Зависимость полных сечений реакций
πp от кинетической энергии пиона
В начале 60-х годов был открыт класс частиц,
которые получили название резонансов. Резонансы - коротко
живущие возбужденные состояния адронов, распадающиеся в результате сильного
взаимодействия. Характерное время жизни резонанса 10-22 - 10-24 с.
Впервые резонансы наблюдались в сечении взаимодействия
π-мезонов с нуклонами
(см. рис. 1). Резонансы стали активно исследовать и открывать в связи с
развитием метода водородных пузырьковых камер, в которых стало возможно
непосредственно наблюдать продукты распада резонансов.
Рис. 2. Возбужденные состояния нуклона
Масса резонансной частицы m
определяется из релятивистского инварианта
mc2 = (E2 - c2p2)1/2,
где E и p - полная энергия и полный импульс
π-мезона и нуклона.
Максимумы в сечении (π-N)- рассеяния
интерпретируются как появление нестабильной частицы - резонанса с вполне
определенными квантовыми характеристиками - массой, зарядом, спином, изоспином и
др.
Рис. 3. Основные каналы распадов
-резонансов
Нуклонные резонансы
Δ(1232) имеют спин, четность JP = 3/2+, изоспин I = 3/2.
Δ+
и Δ0
можно рассматривать как возбужденные состояния протона и нейтрона
соответственно. По сравнению с нуклонами, у которых два одинаковых кварка имеют
параллельные спины, а третий кварк имеет антипараллельный спин, у этих
резонансов спины всех кварков параллельны, что дает спин 3/2. У нуклонных
резонансов N(1440) JP = 1/2+, изоспин I = 1/2.
Низкорасположенные нуклонные резонансы в основном распадаются по каналу (n или
p) + π. Время жизни резонанса
τ
определяется из ширины его распада Г, используя соотношение неопределенности
Гτ~ħ.
Резонансы наблюдаются и во взаимодействии π-мезонов
с другими адронами.
В таблице приведены основные характеристики
Δ(1232) и N(1440) резонансов
Частица
Масса, Mc2
(МэВ)
Ширина Г, МэВ
Спин-четность, изоспин
JP(I)
Основные моды распада
Δ++,
Δ+,
Δ0,
Δ−
1230-1234
(~1232)
115-125
3/2+(3/2)
(n или
p) + π
N+, N0, N−
1430-1470 (~1440)
250-450
1/2+(1/2)
n(p)+π(2π),
Δπ
Частицы ρ0,
ω0, φ0 являются
мезонными резонансами, которые обладают квантовыми числами фотона (JP = 1-),
поэтому их можно интерпретировать как проявление процессов, показанных на рис.
4, 5, 6. Эти мезонные резонансы можно наблюдать на e+e− -коллайдерах.
Рис. 4.
Масса ρ0-мезона
770 МэВ. Ширина распада Г = 151 МэВ.
Рис. 5.
Масса ω0-мезона
782 МэВ. Ширина распада Г = 8.4 МэВ.
Рис. 6.
Масса
φ0-мезона 1020 МэВ. Ширина распада Г = 4.4 МэВ.
-резонансов
