ГЛАВА 2. ПИОН-НУКЛОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

Пионные явления в ядрах определяются физическими особенностями -рассеяния в области около порога, с одной стороны, и в области -резонанса, с другой. Цель данной главы состоит в описании этих явлений на языке пиона, нуклона, и -мезона в качестве основных степеней свободы. Мы построим точные феноменологические модели, которые в то же время не содержат несущественных усложнений. В этом подходе мы следуем философии, изложенной в гл. 1: -взаимодействие в интересующей нас области исследуется с грубым разрешением по энергии и импульсу. Не удивительно, что в этом подходе достаточно рассматривать пион как бесструктурный объект. Внутренняя структура нуклона проявляет себя в основном в появлении Этот подход, использующий в качестве составных частей массы адронов (пиона — пи, нуклона — М и ) и адронные константы связи (такие как пион-нуклонная константа связи), оказался удивительно успешным. Мы не будем предпринимать никаких попыток ввести в рассмотрение богатую структуру -взаимодействия в области нескольких ГэВ, которая не имеет прямого отношения к данному вопросу.

Эта глава построена не в виде подробного изложения теоретического материала, а, скорее, в виде исчерпывающей сводки результатов. Предполагается знакомство читателя с элементарной теорией поля [1]. Многие дальнейшие подробности могут быть найдены в специальных книгах, для чего в конце этой главы дан краткий обзор ссылок [2,3]. Приложения содержат формальный материал, полезный для практических применений.

2.1. Симметрии сильных взаимодействий

Система пион—нуклон является частью физики сильного взаимодействия, поэтому она подчиняется общим симметриям и законам сохранения, которые мы сейчас и рассмотрим кратко [4].

Сильные взаимодействия инвариантны относительно обращения времени и четности . Более того, они инвариантны относительно зарядового сопряжения, которое переводит частицы в античастицы (см. Приложение 3(e)).

Важным понятием в физике сильного взаимодействия является изоспиновая симметрия. Исторически понятие изоспин возникло из наблюдения, что протон-протонные, протон-нейтронные и нейтрон-нейтронные силы примерно равны в состояниях с одинаковой пространственной и спиновой симметрией. Поэтому естественно считать протон и нейтрон двумя состояниями одной частицы — нуклона. По аналогии с двумя возможными ориентациями частицы со спином 1/2, протон и нейтрон интерпретируются как две компоненты дублета по изоспину 1/2:

Аналогично три зарядовые состояния пиона отождествляются с компонентами триплета с изоспином 1, т.е. с компонентами вектора в изоспиновом пространстве. Изоспиновая симметрия означает, что сильные взаимодействия инвариантны относительно вращений в изоспиновом пространстве. Таким образом, полный изоспин взаимодействующей системы пионов и нуклонов является сохраняющейся величиной. Формальный аппарат дан в Приложении 3.

Изоспиновая симметрия нарушается электромагнитным взаимодействием. Полезность идеи изоспина основывается на том факте, что эффекты нарушения симметрии, такие как сдвиги масс и кулоновское взаимодействие, могут рассматриваться как поправки.