Глава 17. НЕУПРУГИЕ ДВУХЧАСТИЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ

§ 1. Общие замечания

Простейший неупругий процесс — это процесс типа

где частицей мишени В является обычно протон, а каждая из частиц С и является стабильным или нестабильным адроном. Если имеет место последнее, то наблюдаемые конечные состояния содержат более двух частиц, а представляет собой промежуточное двухчастичное состояние, обусловленное рождением резононов; например, или (квазидвухчастичные реакции). Хорошо известен экспериментальный факт [182], что часто квазидвухчастичные реакции обусловливают большую долю событий в данном многочастичном канале реакции даже при довольно больших энергиях. В указанном выше примере эта доля составляет по крайней мере 50% при так что менее 50% событий -канала состоит из истинных трехчастичных состояний. В кварковой картине это можно качественно понять, заметив, что в двухчастичном процессе рассеяния двухчастичные состояния, возникающие просто при перестройке начальных кварков с переворотом спина или без него (причем число кварков сохраняется), вероятно, рождаются легче, чем многочастичные состояния, в которых конечное число кварков отличается от начального числа кварков 1183, 184].

Вообще найдено [182], что в двухчастичных реакциях при высоких энергиях обнаруживаются большие пики вперед дифракционного типа, т. е. найдено, что при малых

дифференциальные сечения имеют форму (15.7) с наклоном а в большинстве случаев такого же порядка величины, что и в упругом рассеянии. Другими словами, эти

процессы сильно периферичны. Полное сечение данной реакции определяется областью пика рассеяния вперед. Мы ожидаем, что предположение аддитивности выполняется именно в этой области. Ясно, что теоретическое соотношение между двумя реакциями, полученное из аддитивности, имеет смысл проверять только в том случае, когда обе реакции периферичны.

Рассматривая неупругие процессы в модели аддитивности, мы встречаемся с некоторым количеством усложнений, которые часто приводят к тому, что проверить собственно аддитивность, не прибегая к дальнейшим предположениям, становится труднее, чем в случае полных сечений [135]. Отметим следующие из них.

1. Выписывая формулу аддитивности для амплитуды данного процесса, необходимо правильно учитывать спиновые связи. (Отметим, что, поскольку сечение реакции (17.1) содержит квадрат амплитуды, аддитивность амплитуды не означает аддитивности сечения.) Это приводит к увеличению числа независимых кварковых амплитуд. Для мезонов спиновые связи кварков определяются спинами самих мезонов; для барионов принимают, что они определяются рассмотренными в гл. 6 волновыми функциями, следующими -симметрии.

2. В выражения для сечений входят формфакторы, определенные согласно (14.5). Чтобы от них избавиться, обычно предполагают, что их форма одинакова для всех соответствующих частиц в данном правиле сумм, так что они не входят в правило сумм. Это равносильно предположениям о свойствах симметрии пространственных волновых функций этих частиц [135]. Если разности масс частиц в начальном и конечном состояниях отличны от нуля и различны для сопоставляемых сечений, то мы все же должны учесть поправку, принимающую во внимание ненулевую передачу импульса в направлении вперед. Липкин и др. [135] предлагают определять формфакторы из упругого дифракционного рассеяния, считая, что угловой зависимостью упругого и неупругого рассеяния кварков можно пренебречь. Именно эту ситуацию мы называем в гл. 15 экстремальным случаем II. Однако совершенно не ясно, соответствует ли этот предельный случай действительной ситуации.

3. Необходимо ввести соответствующие поправки на фазовый объем. Аддитивность приводит к соотношению между квадратами амплитуд различных реакций. Обозначим через а эти квадраты амплитуд, просуммированные по углам и, если поляризации не определяются, по направлениям спинов. Тогда а связано с соответствующим экспериментальным сечением а соотношением

где содержит поправку на фазовый объем и возможные поправки, связанные с формфакторами (пункт 2).

4. Не совсем ясно, как сравнивать полученные соотношения с экспериментом. Если начальные состояния отличаются друг от друга (мезон — барион и барион — барион), то можно использовать правило, рассмотренное в гл. 14, § 1. Для реакций с одним и тем же начальным состоянием, но с конечными частицами, массы которых различны для разных реакций, рецепт заключается в том, чтобы сравнивать их при одинаковых значениях — кинетической энергии конечного состояния в системе центра масс: где — энергии конечных частиц в системе центра масс.

5. Проверка аддитивности в случае неупругих реакций затрудняется еще недостатком точных данных. Вдобавок большинство экспериментов производилось при небольших импульсах,