12. НАРУШЕНИЕ CP-ИНВАРИАНТНОСТИ
Распад ...
Кронин, Кристенсен, Фитч и Тёрлей обнаружили, что долгоживущие нейтральные
-мезоны с малой относительной шириной
распадаются на
. Это открытие означало, что в распадах
-мезонов нарушается СР-инвариантность. Нарушение СР-инвариантности означает, что если символами
по-прежнему обозначать состояния с
то долгоживущий нейтральный
-мезон уже не есть
он не имеет определенной CP-четности, а представляет собой суперпозицию
Здесь индекс L — от английского long. Короткоживущий мезон обозначают
. Как показали эксперименты, комплексный параметр в мал (
см. ниже), поэтому в дальнейшем величиной
мы будем пренебрегать. Если обозначать амплитуды распадов
через
то удобно ввести комплексный параметр
На опыте
(см. гл. 30, п. 4.1).
Феноменологически естественно различать два возможных механизма нарушения СР-инвариантности в распаде
Первый механизм — прямой CP-нечетный распад
счет СР-неинвариантного взаимодействия с
где
- странность. Эффективность этого взаимодействия должна быть, как минимум, на три порядка слабее слабого нелептонного взаимодействия. Поэтому оно получило название миллислабого. Второй механизм сводит распад
к СР-инвариантному распаду компоненты
содержащейся в
. При этом все нарушение CP-инвариантности заключено в перемешивании в результате которого формируются состояния с определенными массами и определенными временами жизни
Этот
механизм получил название сверхслабого перемешивания (см. ниже). Очевидно, что в этом случае (с точностью до членов порядка
и, следовательно,
В теории возмущений перемешивание и последующий распад
можно изобразить диаграммой рис. 12.1. Здесь
— недиагональная СР-нечетная «масса». Если
и
нет общих распадных каналов (как предполагает обсуждаемый механизм), то величина
чисто мнимая в силу СРТ-инвариантности (эрмитовости гамильтониана взаимодействия, переводящего
). Глядя на диаграмму рис. 12.1, легко заключить, что
откуда следует, что
Рис. 12.1
Таким образом, механизм перемешивания дает согласующуюся с опытом фазу