3.12. NN-потенциал, не сохраняющий четность

В предыдущем обсуждении свойств -потенциала молчаливо подразумевалось, что взаимодействие сохраняло четность. Ожидается, что в случае сильного взаимодействия это есть точное утверждение. Следствием этого, в частности, является отсутствие связи между состояниями с четными и нечетными угловыми моментами. Четность не сохраняется в слабых взаимодействиях адронов. Для "точечных" частиц на уровне лептонов и кварков

существует очень удачная теория слабых взаимодействий (теория Глэшоу—Вайнберга—Салама), сформулированная на языке обмена и -бозонами [9].

Слабое взаимодействие кварков эффективно вводит в сильное -взаимодействие небольшую компоненту, не сохраняющую четность. Из соображений размерности ее эффекты выражаюся через константу слабого взаимодействия Ферми измеренную в характерных единицах межнуклонного расстояния в ядре Результирующая величина очень мала, и поэтому совершенно безнадежно пытаться обнаружить поправки к эффектам сильного взаимодейсвия на этом уровне. Однако нарушение четности вводит новые неисчезающие наблюдаемые. Хотя эксперименты предельно сложы, эти эффекты выделить возможно. Ввиду сложности описания несохранеиия четности прямо на языке кваркового взаимодействия (рис. 3.28), более удобно описывать взаимодействие на языке обмена квантовыми числами в амплитуде, используя описание с помощью "эффективных бозонов".

Рис. 3.28. Слабое кварк-кварковое взаимодействие посредством обмена

В этом случае несохранение четности описывается в терминах потенциала с одной вершиной слабого взаимодействия, не сохраняющей четность (НСЧ), и с одной вершиной сильного взаимодействия в обмене (рис. 3.29).

Рис. 3.29. -взаимодействие посредством обмена бозоном со слабой вершиной, не сохраняющей четность

3.12.1. Классификация связей НСЧ

Эффективные амплитуды НСЧ или эффективные потенциалы можно классифицировать по пяти возможным типам -связей между и -состояниями, используя ю-бозоны для обозначения определенных квантовых чисел. Ожидается, что переходы,

Таблица 3.9. Классификация основных не сохраняющих четность переходов между -состояниями в пределе малых энергий

приведенные в табл. 3.9, доминируют для короткодействующих взаимодействий при низкой энергии. В таблице приведены: -состояния, между которыми осуществляется переход; (б) изоспиновые переходы передача изоспина передача спина заряженные -состояния (X), которые дают вклад; эффективный бозон, которым осуществляется обмен.

3.12.2. ОПО, не сохраняющий четность

Если только однопионный обмен не запрещен правилами отбора, он доминирует в -взаимодействии, не сохраняющем четность. Характерная особенность ОПО, сохраняющего четность, заключается в том, что статический предел соответствует аксиально-дипольному — аксиально-дипольному взаимодействию (раздел 3.2). ОПО, не сохраняющий четность, получается просто заменой одного из аксиальных диполей "эффективным зарядом" (скалярная связь). Однако псевдоскалярная природа пиона является очень жестким ограничителем на обмениваемый заряд и изоспиновую структуру связи, нарушающей четность. В частности, как это следует из симметрии системы, -обмен полностью подавлен.

Элементарное доказательство этого свойства для любого взаимодействия, которое одновременно инвариантно при зарядовом сопряжении и преобразовании четности (-инвариантность), приведено ниже. Рассмотрим вершину (рис. 3.30), которая, в частности, осуществляет связь -пары с Полный угловой момент пары должен быть так как это угловой момент пиона. Следовательно, система находится в состоянии Неизбежно следует, что При преобразовании четности любое состояние преобразуется, как в то время как при нейтральное -состояние преобразуется, как Следовательно, для полного углового момента получаем, что в этом -состоянии Поэтому нарушение

Рис. 3.30. Квантовые числа для перехода

Р приводит к нарушению в противоречии с исходными предположением и НСЧ-связь запрещена. Этот аргумент вполне общий и приводит к подавлению любого нейтрального псевдоскалярного обмена. По этой же причине несохранение четности любым скаляр-изоскалярным (например ) обменом также запрещено.

-преобразование для заряженных пионов переводит так как вместо возвращения к прежним частицам. Аргументация, почти совпадающая с аргументацией, запрещающей обмен, приводит к заключению, что для взаимодействия, сохраняющего амплитуды равны, но противоположны по знаку.

Поэтому лагранжиан эффективного скалярного взаимодействия, отвечающего рис. 3.30, имеет вид

где — константа слабого НСЧ-взаимодействия

В статическом пределе соответствующий -потенциал имеет вид (McKellar, 1967):

Этот потенциал действует только в триплетных состояниях, изменяя изоспин с на и наоборот. Так как нельзя осуществить обмен нейтральными пионами, то ОПО не дает вкладов в -взаимодействия, нарушающие четность. Как показано в табл. 3.9, он только смешивает состояние

3.12.3. Экспериментальная информация о несохранении четности

Попытки наблюдения эффектов НСЧ в системе пока концентрировались на трех типах экспериментов: (1) зависимость -рассеяния от поляризации, параллельной или антипараллельной пучку (продольная асимметрия круговая поляризация у-лучей в реакции захвата тепловых нейтронов и

(3) асимметрия в захвате тепловых поляризованных нейтронов Эффект наблюдался только в -рассеянии.

Недостаток данных о -системе заставляет обратиться к ядрам за информацией о взаимодействии НСЧ. Системы, удобные для такого исследования, имеют два состояния разных четностей с одинаковыми очень близких по энергии и смешиваемых взаимодействием, нарушающим четность. Такая процедура и усиливает эффект и ограничивает ту часть задачи, которая касается структуры ядра, двумя хорошо определенными состояниями. Основная сложность в этом анализе заключается в необходимости вычисления с достаточной точностью матричных элементов в реалистической ядерной модели. Таких сложностей можно избежать в специальных случаях объединением различных экспериментальных скоростей и у-переходов для самих состояний и их партнеров по изоспину. Замечательный пример — в котором смешивание четности осуществляется между двумя состояниями с Тогда амплитуда смешивания имеет квантовые числа пиона, так что доминирует вклад ОПО. Из теоретической подгонки этих и других данных Адельбергер и Хакстон (Adelberger and Haxton, 1985) заключили, что

Эта экспериментальная величина грубо согласуется с оценкой из размерных соображений: