Токи и процессы

Итак, теория содержит 12 заряженных токов, взаимодействующих через -бозоны (рис. 1.6) и 12 нейтральных, взаимодействующих через -бозоны (рис. 1.7). Подчеркнуты те токи, существование которых уже подтверждено опытом.

Рис. 1.6

Рис. 1.7

На рис. 1.6 символ означает либо ток либо эрмитовосопряженный ток то же относится и к другим токам на этом рисунке. Такой сокращенной записью иногда удобно пользоваться.

Заметим следующее: теория требует, чтобы все нейтральные токи, изображенные на рис. 1.7, входили в полный ток. Что касается заряженных токов, то в принципе некоторые из них могли бы не входить в полный заряженный ток. Например, при отсутствии токов -кварки были бы стабильными.

Поскольку каждый из 12 токов может взаимодействовать с 12 токами, полное число возможных взаимодействий должно равняться как для рис. 1.6, так и для рис. 1.7, На опыте для заряженных токов обнаружено пока только 21 такое ток-токовое взаимодействие, а для нейтральных токов — 17. Перечислим их, приводя в квадратных скобках примеры процессов, в которых они проявляются на опыте. Процессы эти обычно подразделяют на три группы: чисто лептонные, полулептонные (с участием как лептонов, так и адронов) и нелептонные (с участием одних адронов).

В случае заряженных токов обнаружены пять лептонных взаимодействий:

двенадцать полулептонных взаимодействий:

(заметим, что экспериментальные данные, свидетельствующие об открытии -взаимодействий, пока нельзя считать окончательно подтвержденными) четыре нелептоиных взаимодействия:

В случае нейтральных токов на опыте обнаружено шесть лептонных взаимодействий:

восемь полулептонных взаимодействий:

три нелептонных взаимодействия:

В реакциях без участия нейтрино индикатором слабого взаимодействия являются эффекты нарушения зарядовой или зеркальной симметрии.

Видно, что в трех случаях одно и то же физическое явление вызывается как заряженными токами, так и нейтральными. Мы имеем в виду рассеяние Я-нечетные ядерные силы и рождение мюонной пары при взаимодействии нейтрино с кулоновским полем ядра. Чтобы установить по отдельности вклад заряженных и нейтральных токов в этих процессах, требуется специальный анализ.

Каждое из 156 взаимодействий, изображенных на рис. 1.6 и 1.7, приводит к целому ряду родственных процессов. Дело в том, что, как уже отмечалось, согласно квантовой теории поля полевые операторы описывают рождение и уничтожение не только частиц, но и античастиц. В результате, например, одно и то же взаимодействие приводит к захвату мюона распаду -мезона нейтринным реакциям типа нуклон адроны, и так далее.

Во всех перечисленных выше взаимодействиях промежуточные бозоны участвуют не в виде реальных частиц, а в виде виртуальных частиц. В 1983 г. на протон-антипротонном коллайдере ЦЕРН впервые удалось наблюдать рождение и распад реальных и -бозонов. Рождались эти бозоны в столкновениях кварка и антикварка, входящих соответственно в состав протона и антипротона:

В детекторах были зарегистрированы распады бозонов: