2.3 Кварковая модель. Мезоны в кварковой модели
Совершенно революционной явилась
модель кварков. Гелл-Манн
и Цвейг в 1964
предположили, что существуют некоторые
прачастицы, преобразующиеся по спинорному
представлению размерности 3 группы SU(3) (и,
соответственно, антипрачастицы, преобразующиеся
по сопряженному спинорному представлению той же
размерности ), а из них, в свою очередь, построены
все остальные адроны. Они должны быть фермионами
(иначе не образовать реальных фермионов), и пусть
это будут фермионы c JP = 1/2+ qα,
α
= 1, 2, 3, q1 = u, q2 = d, q3 = s. Отметим, что
из-за того, что для построения бариона со спином
1/2 необходимы по крайней мере три кварка со
спином 1/2 , электрический, а также барионный
заряды у кварков оказываются дробными, что 40 лет
назад представлялось откровенно нереальным, а
для многих - даже неприемлемым.
чтобы обеспечить правильные квантовые числа
всех 8 известных барионов (2.1):
где
Мы видим, что полученную бесследную матрицу можно отождествить с октетом мезонов JP = 0- (S-состояние), при этом кварковое содержание мезонов оказывается следующим:
Аналогично строится и нонет векторных мезонов (2.26). При этом, поскольку их 9, то и возьмем непосредственно первое выражение в (2.22) с полным моментом J = 1:
Тогда сразу видно особенное строение φ-мезона - он состоит
только из странных кварков!!! Cразу стало
возможным объяснить более чем странный характер
его каналов распада. Действительно, в отличие от ω-мезона с основной модой
распада на 3 пиона, φ-мезон
практически не распадается по этому каналу,
(2.5 + 09)% , хотя энергетически он очень
выгоден, и, напротив, охотно распадается на пару
каон-антикаон: (49.1 + 0,9) % на пару K+K-
и (34.3 + 0,7) % на пару Вот мы и убедились, что замечание
Окубо не только
забавное, но и глубокое. M(p)(uu,d) = M(n)(dd,u) = 930 МэВ (~940)
экс. (Есть еще один радикальный вопрос: А существуют ли кварки реально? С самого начала этот вопрос был предметом оживленных дискуссий и экспериментальных поисков. Сам Гелл-Манн вначале склонялся к мысли, что это только некоторые удобные для физики частиц математические объекты. В настоящее время полагают, что кварки не менее реальны остальных элементарных частиц. Подробнее мы на этом остановимся в следующих главах.) |