Большая Советская Энциклопедия (КМ)

Большая Советская Энциклопедия (КМ)

К-мезоны

К-мезо'ны, каоны, группа нестабильных элементарных частиц, в которую входят две заряженные (К⁺, К^-) и две нейтральные (К⁰, ) частицы с нулевым спином и массой приблизительно в 970 раз большей, чем масса электрона. К.-м. участвуют в сильных взаимодействиях, т. е. являются адронами; они не имеют барионного заряда и обладают отличным от нуля значением квантового числа странности(S), характеризующей их поведение в процессах, обусловленных сильным взаимодействием: у К⁺ и К° S=+1, а у К^- и  (являющихся античастицами К⁺, К°) S = —1. Совместно с гиперонами К.-м. образуют группу так называемых странных частиц (частиц, для которых S ¹ 0).

  К⁺ и К° одинаковым образом участвуют в сильных взаимодействиях, имеют приблизительно одинаковые массы и различаются лишь электрическим зарядом. Они могут быть объединены в одну группу — так называемый изотопический дублет (см. Изотопическая инвариантность) и рассматриваются как различные зарядовые состояния одной и той же частицы с изотопическим спином I = ¹/₂. Аналогичную группу составляют  и . Из-за различия в странности нейтральные К-м. К° и  являются разными частицами, различным образом участвующими в сильных взаимодействиях.

  Согласно современной классификации элементарных частиц, К-м. (К⁺, К°, , ) вместе с p-мезонами (p⁺, p⁰, p^-) и h⁰-мезоном входят в одну группу (октет) частиц, приблизительно одинаково участвующих в сильных взаимодействиях.

  Открытие К-мезонов связано с работами большого числа учёных в различных странах. В 1947—51 в космических лучах было открыто несколько частиц, массы которых, измеренные с доступной в то время точностью, были приблизительно одинаковыми, а способы распада — разными.

  Табл. 1.— Основные характеристики и способы распада К-мезонов

Частица	Масса m (Мэв)	Странность S	Время жизни t: (сек)	Способы распада	Вероятность распада (в %)
К+ К-	494	+1 —1	1,2-10-8	m±+n p±+ p0 p±+ p—+ p+ p±+p0+p0 m±+p0+n e±+p0+n e±+n	64 21 5,57 1,70 3,18 4,85 1,2-10-5
К0	498	+1 —1		Распады на ~50% по схеме K0S и на ~50% по схеме и на K0L (см. табл. 2).

  Табл. 2.— Основные способы распада K⁰_S и K⁰_L

Частица	Масса м	Время жизни t (сек)	Способы распада	Вероятность распада (в %)
K0S	»mK0	0,86-10-10	p++ p— p0+p0	68,7 31,3
K0L	»mK0 Разность масс: m KL — m Ks » 3-10-6 эв	5,4-10-8	p0+p0+p0 p++p—+p0 p±+m±+n p±+e±+n p++ p— p0+p0 g+ g	21,5 12,6 26,8 38,8 0,16 0,12 5-10-4

Это были так называемые q-мезоны, распадающиеся на два пи-мезона, t-мезоны, распадающиеся на три p-мезона, и др. Значит. прогресс в изучении этих частиц начался с 1954, когда их удалось получать с помощью ускорителей заряженных частиц. Тщательные измерения масс и времён жизни показали, что во всех этих случаях наблюдались различные способы распада одних и тех же частиц, названных К-м.

  Открытие К-м. сыграло важную роль в физике элементарных частиц; оно помогло установить новую характеристику сильно взаимодействующих частиц (адронов) — странность и создать современную систематику адронов (см. Элементарные частицы). Изучение распадов К-м. дало первые сведения о несохранении в слабых взаимодействиях пространственной и зарядовой чётности, а также о нарушении комбинированной чётности (см. Чётность, Зарядовое сопряжение, Комбинированная инверсия).

  Сильные взаимодействия К-мезонов. Наличие у К-м. отличной от нуля странности S накладывает (из-за сохранения S в сильных взаимодействиях) характерный отпечаток на процессы сильных взаимодействий с участием К-м. Так, К⁺ и К⁰, имеющие S = +1, рождаются при столкновениях «нестранных» частиц — p-мезонов и нуклонов (протонов и нейтронов) — только совместно с гиперонами или , , имеющими отрицательное значение странности (см., например, в ст. Гипероны).

  Поскольку все гипероны имеют отрицательную странность, они легче рождаются в процессах, вызванных К^— и , чем в процессах, вызванных К⁺ и К⁰. Например, возможна реакция  + р ® L⁰ + p⁺, тогда как реакция К⁰ + р ® L⁰ + p ⁺ запрещена законом сохранения странности в сильных взаимодействиях (здесь р — протон, L⁰ — гиперон). Рождение гиперонов в пучках К⁺, К⁰ менее вероятно, т.к. оно требует появления совместно с гипероном нескольких дополнительных К⁺ или К⁰.