Роль «спектаторных» кварков

До сих пор мы обсуждали общее усиление нелептонных распадов очарованных адронов по сравнению с их полулептонными распадами. Но это усиление само по себе не может объяснить расхождение времен жизни различных очарованных адронов. А расхождение имеется не только между и -мезонами, но и между другими частицами. Кроме более или менее надежно измерены времена жизни -мезона и -гиперона:

Имеющиеся данные по распадам и -гиперонов менее достоверны:

А по данные пока отсутствуют. В литературе обсуждалось несколько механизмов с участием «спектаторных» кварков.

а) Слабая аннигиляция кварков, составляющих мезон.

Рис. 14.5

Рис. 14.6

В -мезоне эта аннигиляция осуществляется путем обмена виртуальным -бозоном (рис. 14.5), в -путем превращения в виртуальный -бозон (рис. 14.6). Для -мезона аннигиляция кабиббовскн подавлена (рис. 14.7).

б) Слабое рассеяние кварков, составляющих барион: Эта реакция идет в распаде и -гиперонов (рис. 14.8 и 14.9).

в) Обменный эффекты-интерференция тождественных кварков или антикварков: спектаторного и возникающего при распаде.

Рис. 14.7

Рис. 14.8

Рис. 14.9

Например, в распаде -мезона эта интерференция деструктивная: спектаторный мешает вылету родившегося при распаде с-кварка (рис. 14.10). То обстоятельство, что относительная инклюзивная вероятность полулептонных распадов -мезона близка к «идеальной» партонной по-видимому, означает, что деструктивная интерференция практически полностью компенсируется вкладом глюонного усиления.

При распаде с-кварка в и -мезонах, в отличие от тождественных кварков в конечном состоянии нети, следовательно, нет связанных с этим обменных эффектов.

Рис. 14.10

Рис. 14.11

Глюонное усиление нелептонных распадов этих мезонов ничем не должно компенсироваться. Кроме того, эти распады должны дополнительно усиливаться вкладом аннигиляционных диаграмм (см. рис. 14.5 и

14.6). Среди теоретиков нет единодушия относительно количественных оценок обсуждаемых эффектов. В частности, некоторые считают, что слабая аннигиляция не играет существенной роли. Аргументом является то обстоятельство, что в пределе безмассовых кварков двухчастичная аннигиляция си для псевдоскалярного мезона запрещена сохранением спиральности (сравните с распадом Чтобы снять этот запрет, необходимо дополнительное испускание глюонов (глюонное тормозное излучение).

Тем не менее просто пренебречь слабой аннигиляцией в случае и -мезонов нам мешает то обстоятельство, что максимальная теоретическая величина глюонного усиления не превышает двух, а на опыте адронные ширины этих мезонов примерно в 3,5 раза больше своих партонных значений. Если дополнительный фактор не объясняется слабой аннигиляцией, то причину следует искать в эффектах, обусловленных большими

расстояниями, например в возможном существовании странного псевдоскалярного мезона с массой, близкой к то, и нестранного — с массой, близкой к Такие мезоны могли бы привести к резонансному усилению распадов Но гипотеза о таких «близнецовых» резонансах кажется искусственной.

В пользу того, что слабая аннигиляция все-таки происходит, говорит, по-видимому, наблюдение распада (рис. 14.11), хотя количественная интерпретация данных здесь далеко не однозначна. Вообще, теоретическое описание эксклюзивных нелептонных распадов очарованных частиц в гораздо большей степени, чем описание их инклюзивных распадов, представляет собой на современном этапе своеобразное искусство. Исключение здесь составляют лишь соотношения, получаемые на основе симметрий, которые будут рассмотрены в последующих разделах этой главы.

Обратимся теперь к временам жизни очарованных барионов.

В распаде наряду с общим для всех распадов глюонным усилением должно играть важную роль слабое рассеяние (см. рис. 14.8). В отличие от аннигиляции сечение этого процесса не подавлено сохранением спиральности. Видимо, именно слабое рассеяние ответственно за то, что на опыте примерно в два-три раза меньше, чем

Наряду с эффектом слабого рассеяния в -гипероне должно играть роль обменное взаимодействие -кварков. Это же обменное взаимодействие должно иметь место и в . В обоих -гиперонах должно иметь место обменное взаимодействие -кварков. Особенно усилен этот последний эффект в -гипероне, содержащем два -кварка.

Говоря о роли обменных эффектов в распадах барионов, следует подчеркнуть, что знак и величина интерференционных членов существенно зависят от динамики распада и, в частности, от величины коэффициента и особенно При этом величина интерференционных членов определяется вкладом не только жёстких виртуальных глюонов но и сравнительно мягких

Параметр, определяющий разброс адронных ширин очарованных частиц, равен (Большое значение коэффициента связано с тем, что эти эффекты определяются двухкварковым фазовым объемом, а не трехкварковым, как в партонном распаде с-кварка. Параметр , где (-волновая функция пары кварков, характеризует вероятность того, что кварки близко подойдут друг к другу.) То обстоятельство, что параметр, по которому мы разлагаем в ряд, не мал по сравнению с единицей означает, что партонное спектаторное приближение в распадах очарованных частиц может давать результаты, в несколько раз и даже на порядок отличающиеся от истины.