Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ЗАРЯЖЕННЫЙ ТОК

ЗАРЯЖЕННЫЙ ТОК

ЗАРЯЖЕННЫЙ ТОК (заряженный слабый ток) - один из фундаментальных операторов теории слабого взаимодействия, обусловливающий переходы, при к-рых электрич. заряд конечных и нач. частиц (лептонов, адронов) меняется на единицу (в единицах элементарного электрич. заряда е).3. т. j_m( х) (x- пространственно-временная точка, m=0,1, 2, 3) представляетсобой сумму лептонного j ^l_m ( х )и адронного (кваркового) j ^q_m ( х) токов: j_m ( х)= j ^l_m ( х)+ j ^q_m(x), каждый из к-рых является суммой векторного и аксиального токов.

Примером процесса, обусловленного как лептонным, так и адронным 3. т., является квазиупругое рассеяние нейтрино на нейтроне: n_m+n " m^-+p (рис.). Как видно из рисунка, заряд меняется на -1 в лептонной (n_mm^-) и на +1 в адронной (рn) вершинах циаграммы Фейнмана. <В плотность лагранжиана слабого взаимодействия 3. т. входит след. образом:эрмитово сопряжённое слагаемое. Здесь W_m( х) -- поле заряж. промежуточных векторных бозоновW^b, g- безразмерная константа взаимодействия (в единицах =с=1). В области квадратов передач 4-импульса, много меньших т²_W (m_W- масса W-бозона), плотность эффективного гамильтониана слабого взаимодействия имеет вид:

( j ⁺_m - ток, эрмитово сопряжённый j_m ),- фермиевская константа слабого взаимодействия. <В соответствии с данными опытов в лептонный ток входят только левые L компоненты полей лептонов (см. Киральность):

- операторы полей заряж. лептонов (е, m, t) и соответствующих нейтрино (n_e, n_m, n_t),g_m,g₅ - Дирака матрицы]. Ток j ^l_m (x) построен так, что сохраняются по отдельности электронное, мюонное и таонное лептонные числа. Адронный 3. т. Кабиббо [Н. Кабиббо (N. Cabibbo), 1963] имеет вид:

где q_C- Кабиббо угол, первое слагаемое - 3. т., не изменяющий странности S, второе слагаемое - ток, изменяющий S на единицу. Векторная часть тока j^C_m (DS = 0) сохраняется (см. Векторного тока сохранение). Аксиальная часть тока j_m (DS = 1) удовлетворяет условию частичного сохранения аксиального тока (см. Аксиального тока частичное сохранение);его матричные элементы отличны от нуля только в случае, если удовлетворяются правила отбора DQ=DS и DI = 1/2 (Q- электрич. заряд, I - изотопич. спин). Через операторы полей и-, d- и s-кварков ток Кабиббо записывается след, образом:

Если бы полный адронный 3. т. совпадал с током Кабиббо, то в калибровочных теориях электрослабого взаимодействия возник бы изменяющий странность нейтральный ток, к-рый на опыте не наблюдается (напр., относит. вероятность распада меньше6.10^-7). Чтобы избежать этого, к току Кабиббо необходимо добавить 3. т. Глэшоу - Илиопулоса - Майани (ГИМ) [Ш. Глэшоу (Sh. Glashow), Дж. Илиопулос (J. Iliopulos), Л. Майани (L. Maianij, 1970], в к-рый входит дополнительный, очарованный, кварк с:

где с(х) - оператор поля с-кварка. Т. к. sin²q_C~0,05, то из (2) следует, что в распадах очарованных частиц должны доминировать каналы, в к-рых образуются странные частицы. Это предсказание теории хорошо подтверждается на опыте. Напр., вероятности распадов D^- -мезона по каналам К ^-+всё и всё составляютсоответственно 16(4)% и 48(15)%, тогда как вероятность распада D⁺ "p⁺p⁺p^- равна 0,5(0,2)%. Сумма токов Кабиббо и ГИМ может быть записана в виде:

ортогональная матрица. Т. <о., в ток входит толькоодин параметр - q_C. Если учесть также тяжёлые b- и t-кварки, т. е. добавить в теорию ещё один кварковый дублет, то 3. т. имеет в этом случае существенно более сложную структуру:

Здесь U - унитарная 3 X 3 матрица, введённая в 1973 М. Кобаяси (М. Kobayashi) и К. Маскава (К. Maskawa). Она характеризуется тремя углами и одной фазой. Если фаза отлична от нуля, то это означает, что слабое взаимодействие не инвариантно относительно СР-преобразования. Все известные слабые процессы, обусловленные 3. т., могут быть описаны с помощью выражений (1) и (3). Лит.: Биленький С. М., Лекции по физике нейтринных и лептон-нуклонных процессов, М., 1981; Окунь Л. Б., Лептоны и кварки, М., 1981. С. М. Биленький.