переводить кварк с одним ароматом в кварк с другим
ароматом. Таким образом, хотя ароматы несколько напо минают барионный заряд, между ними все же существует
очень важное различие. Барионный заряд сохраняетс,я во
всех пока нам известных процессах, в то время как ароматы
обладают гораздо меньшей «устойчивостью» И сохраняются
только в сильных и электромагнитных взаимодействиях.
Поиски кварков с такими яркими и необычными свой
ствами в свободном состоянии проводились в большом ко
личестве экспериментов и отличались значительным разно
образием и изобретательностью. В частности, один из самых чувствительных экспериментов такого типа был проведен на Серпуховском ускорителе вскоре после его запуска. Другой очень красивый опыт, в котором ИСЮJЛИСЬ частицы с дробными зарядами в окружающем нас веществе, пред
ставлял собой значительно усовершенствованный вариант опыта Милликена по определению элементарного заряда
(§ 197) и был выполнен физиками МГУ. Однако ни в одном
из этих и других многочисленных экспериментов кварки
найти не удалось.
Вместе с тем исследования свойств адронов все более и
более убедительно показывали. что адроны действительно имеют сложную структуру и состоят из кварков. Об этом
свидетельствовали опыты, в которых изучалось пространст
венное распределение электрического заряда и магнитного
момента и было обнаружено внутреннее движение кварков
в адронах. Удалось даже косвенным образом измерить элек
трические заряды кварков в адронах и убедиться, что они
действительно являются дробными и соответствуют сде
ланным выше предположениям. Целый ряд соотношений
между вероятностями образования или распада сильно
взаимодействующих частиц и многие другие данные также
свидетельствуют о справедливости кварковой модели. С помощью этой модели было предсказано существование
ряда новых частиц с вполне определенными свойствами, и такие предсказания блестяще подтвердились на опыте.
Весь этот богатый экспериментальный материал убедил ученых в том, что кварки .деЙствительно являются физичес
КОй реальностью.
Как же можно объяснить, что они проявляются внутри
адронов и не наблюдаются в свободном виде? Однозначного ответа на этот вопрос пока нет. Установлено, однако, что кварки связываются между собой особыми силами, которые
обусловлены обменом частицами-глюонами, также не на блюдаемыми в свободном состоянии. Эти силы «склеивают»
ква"р"ки в адронах и носят, по-видимому, такой УДl!витель
ныи характер, что ни при каких соударениях не ПО~шоляIOТ
кваркам вылететь из аДРОIIОВ" Адроны могут <фазваЛIIТЬСЯ)!
С образованием многих другнх адронов, т. е. в процессе
соударения может РОД!lТЬСН много кварк-антикварковых
пар, которые связываютсн затем в составные частицы. Од
нако свободные кварки нз начального адрона никогда не
вылетают. СитуаЦIIЯ здесь несколько напоминает опыты с
постоянными магнитами: раСТЯГ1lВая ИХ, мы разламываем
магниты. и при этом образуются новые ;vlarHIITHbIe диполи,
ане одиночные магнитные полюсы.
Проблема невылетания кварков и Гс1ЮОНОВ из адронов,
которая ПШIучила специальное название конфйU/iме/im (т. е. тюремное заключение), явлнется О,J,ной ИЗ самых ФУН даментальных проблем физики элементарных частиц, и она
еще ждет своего окончательrrого решения.
§ 240. Кварковая структура адронов. СфОРlllулированные в § 239 OClIOB-
ные положения KBapKOBoii "IO/\елн позволяют качественно объяснить все важнейшие особеllllОСТlI a:lpOIlHbIX яв.1ениЙ. Применим эти положе
ния к систематике адронов и I!ОСМОТРИМ, какие типы сильно взаимодей
ствующих часТ!lЦ :-югут существовать согласно кварковым ПРС,J,ставле
ниям *). РаССМОТРЮI f!рсжде всего «обычные частицы», в состап которых
входят TO.1JbKO 11- I! сl-кварки.
Начнем с С3\IЫ\ .1егких барионов - с протонов и нейтронов. Пра
вильные значеНllЯ квантовых чисел Д.1Я этих частиц можно ПО,lУЧJIТЬ,
ес.1И предположить, что их кварковая структура имеет вид P=[uUd]
и n=[udd). ДеЙствите.1JЬНО, тогда бар ионные заряды этих чаСТИIJ
|
1 |
|
заряды Qp=2QIL+Qd=2X |
Вр =Вn =3· з=l, а их |
элеlпрические |
2 ] |
|
2 |
] |
Х з-"3 = 1 |
и Qn = QIL+2Qd=з-2·з=О. Протоны отличаютсSJ |
от нейтронов своими Э.lектрическими зарядами и значениями изотопи
|
|
|
ческих ароматов. |
Как уже говорилосъ и в этой и в предыдущей ГЛа, |
вах, ПрОТОIlЫ II нейтроны |
образуют изотопичеекое семейство нуклонов, |
т. е. частиц с очень |
близкими свойствами. Для объяснения этого Сход |
ства надо преДПО.l0ЖИП" |
что CII,'lbHbIe взаllмодействия и- 11 d-кваркО!) |
близки между собой и что кnарковые системы, которые отличаются друг
от друга только ЗJ\IС'lюii /1- кварков на d-кварки, очень сход!'ы т!о СВОИМ
основным хараКТСРИСП'КЮI и образуют изотопическое семейстнCJ частип.
Отдельные члеJ'Ы TJ[(OrO ИJотопического семейства можно расс\!атривать
как различные заРЯ.1С1ВЫС состояния одной и той же частицы (в данном случае протон Il llciiTPOH - раз.lичные состояния нуклона). Подтверж
дение такой каРТИJlЫ можно ПО.1УЧИТЬ, еС.1И рассматривать СВОЙСтва ме
зонов, состоящнх ИЗ и- И (!-квар!{ов и соответствующих антикварков.
Здесь могут существовать систе~!Ы с нулевым барионным зарядом [lid] ,
*) Содержание этого параграфа можно рассматривать как некото,
рое пояснение к табл. 13.
21 Элементарный учебник физики, Т_ III |
625 |
[dZ7] и [uu]Z[dd]*). Они обладают электрическими зарядами +1; -1 и
О. Самые легкие такие системы - это уже известные нам n+-. тг- и пО-мезоны, которые также образуют изотопическое семейспзо л-мезонов. Интересно отметить, что n+- и n--мезон - это частица и антича стица (как видно из их кварковой структуры). пО-мезон как ИСТИНIIО нейтральная частица (т. е. частица, у KOTOpoi! все заряды равны fIУЛЮ) тождественна своей античастице. Принаддежность частицы и аIIТИ
частицы к одному изотопическому семейству является общнм СВОЙСТIJОМ всех мезонов, состоящих из и- и d-кварков.
Отнюдь не любые системы, имеющие один и тот же 'КIJарковый сос
тав, должны быть близки междv собой 110 CIJoiicTBaM 1I IJХОДИТЬ В ОДIIО
изотопическое семейство. Подобио тому как в атомах могут существовClТЬ
основные и возбужденные состояния, так и в кварковых системах по
~1И~Ю основных СОСтояний С наименьшими массами IJОЗМОЖllhJ и (.RшОIjЖ денные состояния», характеризующиеся БОЛhШИМИ ЗflаЧСII!l юIи масс. Ес:rи эти «возбужденные состояния» лежат достаТОЧIIО BhТCOKO и могут,
излучая л-мезоны, переходить в более низкие СОСТОЯIIИН, то такис псре
ходы осущеСТВ,lЯЮТСЯ благодаря сильным IJЗ,lИМОJlСЙСТВIIЯМ. При этом
«возбужденные состоянин» ю!еют времена жизни, характсрныс ДЛЯ силь
ных взаЮlOдействий (~10-23 с). Как уже ГОIJОРИЛОСЬ рзньшс, обfIаружено очень большое Ч!IС.l0 таких «возбужденных» баР!IОIlОВ и меЗОIЮIJ, кото
рые также группируются в свои изотопичеС!(!IС семейства. Для «возбуж
денных» частиц изотопические семейства ,югут носить И ;lРУГУЮ струк
туру - например, среди барионов встречаются ГРУНПЫ 11.1 4 Ч3СТIЩ d,++=[шщ], d,+c=[ulld], L'l°=[udd], d,-=ldddj; их назывClЮТ L'l-нзобяра
ми. а среди мезонов - «семейства», состоящие только !IЗ O;lHOi! чаСТIIПЫ.
Расc:llOТРИМ теперь адроны, в которые, ПО~!ИМО 111I d-кварКОIJ, IЗХО
дЯТ !I кварки с другюш ароматами - их наЗЫlJ3ЮТ странныс чаСТIIЦЫ.
очарованные частиuы и т. д. Продемонстрируем OCIIOIJ!lble особенности
кваркового строения таких адронов на примере частиц со странными s-кварками, которые изучены гораздо бо.1ее ПО.1НО, чем очарованные и
прелестные частиuы.
Частицы с s-кварка~ш имеют ОТ.1ичную от ну.1Я CTpaH!lOCTh. Ес.1И в
состав странного бариона, или, как его еще называют, гиперона, IJХОДИТ
всего один странный кварк, то странность гиперона S=-l. Такой ча стицей является Л-гиперон или целое изотопическое семейство из трех
2:-гпперонов:АО=[uds]-А-гиперон (Qл=О, Вл=I), и 2:+=[1<115],2:0=
=[uм], ~ -=[dds] - 2:-гипероны, отличаЮЩl1еся друг от друга зарядами
и значениями изотопических ароматов. Гинероны с ДlJУМЯ странными кварками характеризуются страНllOСТЬЮ 5=-2 и образуют изотопиче
ское семейство из двух частиц, получивших наЗIJание :3-гипС[ю!!ов. Их
кварковая структура :30= [uss] и :3 - = [d8S] , а отсюда легко можно поду
чить значения их квантовых чисел. Существует и Q - -гиперо!! со стран
ностью 5=-3, состоящий из одних s-кварков: Q - =[s8sl. Так как в Q-.
гиперон не входят и- I1.1IИ d-кварки, то у него нет «близких родственни
ков»: соответствующее изотопическое семейство состоит всего из одной
частицы.
*) Так как нейтральные системы uи~ iJ. могут переходить друг в
друга (этот процесс можно рассматривать как аннигиляцию и"Zt-пары и
образование dd-пары и наоборот), то [иu]Z[dd]-системы - это нейтраль
ная составная частица, которая часть времени пребывает в состоянии
ии, а часть времени - в состоянии dd (т. е. пО-мезон).
Перейдем ,;епер~ к странным мезонам. Здесь должны существовать
частицы типа [su] и [sd]. Самые легкие из них (<<основные состояния») по
лучили назваН!lе К-мезо~ов и образуют ИЗОтопическое семейство из двух
част,:,.ц: K+=[su] и KO=[sd]. Их странность $=+1. Как видно из квар
ковои структуры этих мезонов, их античастицы образуют другое изото
пическое семейство из двух частиц с 8=-1 - так называемые анти-К
мезоны: K-=[su] и Ro=[sd].
Помимо самых легких странных барионов и К-мезонов, существу ет большое количество их «возбужденных состояннй» - более тяжелых короткоживущих странных частиц. Здесь все обстоит так же, как и мя
«обычных» частиц из и- и d·KBapKoB.
В последние годы были найдены и другие классы адронов с новыми
квантовыми числами, похожими на странность - o'IapoBaHHbIe и пре
леСтные барионы и мезоны. В состав этих частиц, помимо рассмотренных
ранее и-, d- и s-квзрков, входят очарованные с-кварки и прелестные
Ь-кварки. Кварковая модель предсказывает очень большое разнообразие таких новых частиц, представляющих собой все возможные комбина
ции из трех кварков (барионы) или из кварка и антикварка (мезоны).
Пока из всего этого многообразия было обнаружено только несколько
очарованных и прелестных адронов. Данные об этих уже найденных частицах и об их кварковой структуре приведены в табл. 13.
Странные частицы, как правило, обладают несколько большими мас
сами, чем «обычные частицы», очарованные частицы значительно более
массивные, чем странные (их массы 2-3 ГэВ/с2), а прелестные частиIJ,Ы характеризуются еще большими массами (>5ГЭВ/с2). Такие различия в
массах этих частиц связывают с различием масс составляющих кварков
(см. табл. 14). В последнее время получены данные о том, что существует
еще один класс адронов с очень большими массами 30-40 ГэВ!с2• В сос
тав этих адронов, по-видимому, входят очень тяжелые t-кварки.
Мы видели раньше, что близость в свойствах и- и d-кварков привела
к существованию изотопических семейств адронов, очень сходных между собой. s-кварк, хотя и отличается от и- и d.KBapKoB, но не слишком силь но. Это позволяет объяснить, почему отдельные изотопические семей
ства адронов, в состав которых входят и-, d- и s,кварки, объединяются в
некоторые родственные группы частиц, о которых говорилось В преды
дущем параграфе. Более сложный анализ, основанный на кварковой
модели, позволил установить состав и некоторые характеристики таких
групп, которые прекрасно согласуются с опытом. Таким образом, квар· ковая модель позволяет хорошо объяснить основные черты систематики
адронов.
§ 241. I(варковая модель и процессы образования и распада
адронов. Пользуясь правилами кварковой модели (§ 239)
и данными табл. 13, 14 (§§ 239,240), скажем теперь несколь
ко слов о том, как в теории кварков описываются различ
ные адронные реакции. Вспомним, например, образование n-мезонов в нуклон-нуклонных взаимодействиях n+р
- |
n+n+n+ (§ 232). В кварковой модели эту реакцию сле |
дует sаписать следующим образом: |
---- |
|
21* |
-- |
-- |
-- |
627 |
|
[udd] +[uud] --+ [udd] +[udd] +[ud]. |
(241.1) |
|
n |
р |
n |
n |
п+ |
|
Мы видим, что реакция образования п-мезона свелась к
образованию кварк-антикварковой пары dd и к перегруппи
ровке кварков между собой. Такая реакция удовлетворяет правилам кварковой модели (§ 239, пункт 4) и может идти. Другой пример - это процесс образования барионов и
антибарионов л- +р-п-+р+р+р (такое взаимодействие
зарегистрировано на фотографии в пузырьковой камере - рис. 416). В модели кварков имеет место процесс
[du] + [uud] -- [d;] + [uud] + [uudJ + [Ulld) , |
(241.2) |
~ - . - ' |
--....-"' ~ |
' - .. -- ' |
~ |
|
,Г |
Р |
,-г |
Р |
Р |
Р |
|
т. е. образование |
двух ии-пар |
и |
ОДIlОЙ dd-пары, |
которые |
затем сгруппировались в протон и антипротон.
Рассмотрим теперь реакции образования странных час тиц. Здесь также разрешены только такие процессы, кото рые сводятся к образованию (аннигиляции) кварк-анти
кварковых пар с определенным ароматом и к перегруппиров
ке кварков. Например, реакция
----п+ |
р |
-1:+ |
К+ |
(241.3) |
[иа] + [uud] --+- |
[uus] + [ш] |
|
- . - . ' |
. - . ' - .. , .... ; |
|
сводится К аннигиляции dd-пары и к рождению ss-:'пары и
поэтому является разрешенной. Она наблюдалась на сним ках в жидководородной пузырьковой камере. Вместе с тем, для того чтобы шла реакция
[ud] + [uud] __ [uusJ + [sUj, |
(241.4) |
~ --...-.' |
-...,.-'-..-- |
|
n+ |
р |
:!:+ |
К- |
|
кварки должны изменяться: два s-кварка должны перейти в два и-кварка. Согласно основным положениям кварковой
модели такие процессы не могут происходить - во всяком
случае в сильных и электромагнитных взаимодействиях, в
которых ароматы сохраняются. И действительно, реакция (241.4) никогда не наблюдалась ни в одном эксперименте.
Можно расс\ютреть и ряд других реакций - например
-тех, в которых происходит совместное рождение целых
групп странных частиц. Такой анализ IIОСИТ очень простой характер. Как видно из рассмотренных выше примеров,
он, по сути, сводится к некоторой «игре В кубики», где под
кубиками подразумеваются кварки с определенными аро
матами. «Правила игры» здесь сформулированы в постула тах кварковой модели (см. § 239).
В последние годы во многих сильных и электромагнит
ных процессах при высоких энергиях наблюдались события
Рис. 424. Образование и распад очарованных DD и 1)D-мезонов. На ри
сунке показаны две фотсграфии событий парного образования очарован-
ных частиц в реакции л-+р-+DD+ЬD+ (другие частицы) в пузырьковы~
камерах с высоким пространственным разрешением. DО-мезоны имеют время жизни ~ 10-12 С И пролетают расстояния в несколько мм. Заре-
гистрированы их распады DО-+К-+л++л++л- и ЙО-+К++л-.
Вверху справа и внизу приведены схемы соответствующих событий.
совместного образования очарованных и прелестных адронов. Распады таких частиц обусловлены слабыми взаимодействиями и характеризуются временами жизни
\0-12_10-13 с. При этом частицы успевают пролететь очень
малые расстояния, которые даже при релятивистском воз
растании их времени жизни (см. § 236) оказываются поряд ка нескольких миллиметров. Для регистрации таких час
тиц нужны детекторы, которые позволят надежно изме
рять столь малые расстояния. На рис. 424 представлены
снимки событий л-р-взаимодействий, полученные в специ альных небольших пузырьковых камерах, в которых уда
лось получить очень точные фотографии с хорошим прост ранственным разрешением. На этих снимках наблюдается
парное образование очарованных частиц - DО-мезона и
1)О-мезона - в сопровождении других адронов (в основном
л-мезонов):
л-+р----..Dо+DО+(другие частицы). (241.5)
С точки зрения кварковой модели реакция сводится к об
разованию некоторого количества кварк-антикварковых
пар (в том числе и пары сё-кварков), которые затем груп
пируются в DO- и DО-мезоны и в дополнительные адроны.
Вообще надо отметить, что при высоких энергиях в процес сах соударений может наблюдаться образование очень боль
шого числа kbapk-антикваРI<ОВЫХ пар, которые проявляют
ся затем во множественном образовании адронов. Одно из таких событий, полученное на встречных пучках протонов и антипротонов при огромной доступной энергии 540 ГэВ, уже приводилось на рис. 423.
Кварковые ароматы не являются строго сохраняющими ся квантовыми числами, и они могут меняться в слабых взаимодействиях. Слабые распады адронов поэтому обус
ловлены переходами кварков с одними ароматами в кварки
с другими ароматами (см. § 239, пункт 5). Например, на
блюдается распад странных А-гиперонов по каналу А-+ -+р+л- (см. фотографию на рис. 419). Этот процесс на язы ке кварковой модели может быть описан в два этапа. Сла бые взаимодействия приводят к переходу S-+U, в котором s-кварк превращается в и-кварк с другим ароматом. Про
исходит также «слабое» образование кварк-антикварковой
пары dй с разными ароматами кварков *). Таким образом,
*) Подчеркнем еще раз принципиальное отличие этого процесса
от сильных взаимодействий, где может происходить только рождение
кварк-антикварковых пар с противоположными по знаку значениями одиого и того же аромата.
первый этап гипееонного распада· сводится к «слабому» пе
реходу 5-+u+d+u. uЗатем, на втором этапе, благодаря уже
-сильным взаимодеиствиям, происходит перегруппировка
кварков с образованием двух адронов - протона и |
п--ме |
зона: |
|
|
|
|
|
1 этап |
_ |
11 этап |
|
_ |
|
[uds] ---Iududul |
- |
[uud] +[ud]. |
(241.6) |
«слабый» |
|
сильные |
__ |
__ |
|
переход |
|
взаимо~ействив |
р |
п- |
|
s-+uiil.
Этот пример показывает, что сильные взаимодействия также
играют определенную роль в слабых распадах адронов,
осуществляя образование сильновзаимодействующих час
тиц в конечном состоянии. Однако в основе таких слабых распадов лежит слабый процесс, вызывающий превращения
начальных кварков.
В заключение рассмотрим еще ~-распад нейтронов n__
-p+e-+ve , о котором уже не раз говорилось (см. |
§§ 230, |
233). Слабые взаимодействия |
вызывают здесь |
переход |
d-кварка в и-кварк с образованием лептонов е- и Ve : |
d-u+e-+ve• |
|
-- |
-- |
+е-+ V |
(241.14) |
[udd] - |
[UUd] |
|
e • |
|
n |
р |
|
|
|
Слабые силы, как видно из этого примера, изм~няют инди видуальность не только кварков, но и лептонов, образуя пару лептонов разных типов (о лептонах подробнее будет
сказано в следующем параграфе).
§ 242. Лептоны. Промежуточные бозоны. Единство всех взаимодействий. Бурное развитие физики элементарных
частиц последних лет существенно изменило наши пред
ставления не только об адронах, но и о лептонах, т. е. час тицах, обладающих только слабым и электромагнитным
(заряженные лептоны) взаимодействиями. Помимо двух пар лептонов, известных ранее (электроны и электронные
нейтрино и мюоны и мюонные нейтрино - см. §§ 231, 233, 234), был открыт еще один тяжелый заряженный лептон,
.получивший название тау-лептона (т-). Вместе с '(-лепто-
ном, по-видимому, должно существовать еще одно нейтри
но - так называемое тау-нейтрино (v'(). Правда, это по
следнее пока еще не наблюдалось в прямых экспериментах.
Тау-нейтрино могут появляться, например, при распаде
тау-лептонов или вылетать вместе с тау-лептон~ми в распа
дах более тяжелых частиц.
у каждого лептона существует соответствующая анти
частица - антилептон. Многочисленные опыты показали, что вплоть до расстояний порядка 10-16 см лептоны и анти
лептоны ведут себя как элементарные «точечные» объекты. Именно лептоны вместе с кварками и представляют собой, как сегодня думают, истинно элементарные, или фунда
ментальные частицы (см. табл. 14).
Все процессы образования и распада лептонов (о неко
торых из них говорилось раньше - см. § 233) могут быть
объяснены, если считать, что у лептонов также есть опреде
ленные сохраняющиеся квантовые числа, называемые «леп
тонными зарядами» и напоминающие барионный заряд. Сейчас известно три типа таких лептонных зарядов
электронный ие)' мюонный (/11) И тау-лептонный ит):
1) у электронов е- и электронных нейтрино 'V e электрон-
ный лептонный заряд [е=+1, У их античастиц (е+, ~e) lе=
=-1, у всех других частиц [.=0;
2)у мюонов fl- И мюонных нейтрино 'VIJ. мюонный леп
тонный заряд равен 111=+ 1, у соответствующих антилеп
тонов |
(fl+, ;IJ.) llJ.=-I, |
У всех остальных частиц [11=0; |
3) |
у тау-лептона ,;- |
и тау-нейтрино 'V,; [,;=+1; у анти- |
тау-лептонов (-о+, 'V'"-c) [,;=-1; У всех других частиц [,;=О.
Во всех исследованных до сих пор процессах все три
лептонных заряда сохраняются. В качестве упражнения
читателям предлагается с помощью представления о со
храняющихся лептонных зарядах показать, что распады
(233.1), (233.2) и реакции (233.3), (233.4) могут происходить
в природе, а такие процессы, как ~.+n-+p+e-, 'V 11 +n-+p+
+е-, fl--+e-+l', ';-+fl++e++e-, оказываются запрещен
ными. Действительно, эти и другие переходы, нарушающие
законы сохранения лептонных зарядов, никогда не наблю
дались ни в одном из многочисленных поисковых экспери
ментов. Барионные заряды и кварковые ароматы у лепт(.)
нов отсутствуют, т. е. соответствующие квантовые числа
равны нулю. Это связано с тем, что лептоны вообще не
участвуют в сильных взаимодействиях.
В табл. 14 мы поместили те частицы, которые сегодня
считаются истинно элементарными. Адроны в нее не вхо
дят, так как их сложное внутреннее строение установлено
вполне надежно, и доказано, что именно кварки, «скле
енные» обменом глюонов, ЯВЛЯЮТСя теми структурными элементами, из которых состоят адроны. Однако эту та6-
лицу надо дополнить еще другими элементарными части
цами. Это прежде всего фотоны - кванты электромагнит
ного поля, которые осуществляют электромагнитные взаи
модействия между заряженными частицами. Сюда же
мы поместили глюоны, осуществляющие взаимодействия
между кварками и вместе с кварками осужденные к «пожиз
ненному заключению» внутри адронов.
Очень важную роль в физике элеМl?нтарных частиц иг рают и слабые взаим:одеЙствия. Как уже отмечалось, это единственное взаимодействие в природе, которое может
менять индивидуальность фундаментальных частиц - леп
тонов и кварков - и вызывать взаимное превращение меж
ду такими частицами (подчиняясь, однако, при этом зако
нам сохранения барионного и лептонных зарядов). Давно
уже обсуждался вопрос о том, каков же механизм действия слабых сил. Высказывались предположения, что эти силы
обусловлены обменом особыми квантами поля слабых
взаимодействий, которые получили название промежуточ ных бозонов. В отличие от глюонов, промежуточные бозо ны, как и фотоны, должны существовать в свободном сос тоянии. Теория позволила предсказать существование трех
таких промежуточных бозонов: W±- и ZО-частиц. И вот, на конец, в 1982-1983 П. промежуточные бозоны были обна ружены, и это открытие явилось настоящей сенсацией.
Промежуточные бозоны были зарегистрированы в слож нейших опытах на ускорителе-накопителе со встречными
протон-антипротонными пучками, при энергии каждого из
сталкивающихся пучков 270 ГэВ (сейчас эта энергия уве личена уже до 450 ГэВ). Это самая высокая энергия, полу ченная искусственным путем. Общий вид одной ИЗ двух огромных установок, на которых было сделано это замеча тельное открытие, показан на рис. 422, а на рис. 425 при веден снимок с дисплея ЭВМ, на котором зарегистрировано
событие образования и распада промежуточного W-бозона.
Массы промежуточных бозонов оказались очень боль шими - они почти в 100 раз превышают массы нуклонов (см. табл. 14). Это - самые тяжелые частицы, созданные в лаборатории.
Открытие промежуточных бозонов завершило очень важный цикл исследований, который показал, что слабые
и электромагнитные силы, несмотря на свое кажущееся раз
личие, тесно связаны между собой и по существу оказывают
ся проявлениями одного и того же взаимодействия, получив шего название электрослабого. В настоящее время пред
принимаются усиленные попытки установить связи между
