ОЧАРОВАННЫЕ ЧАСТИЦЫ
Семейство адронов, обладающих квант. числом «очарование». Св-ва «О.» ч. Легко понять, если предположить существование нового, «очарованного» кварка — с-кварка (с — от первой буквы англ. слова charm — очарование) с электрич. зарядом +2/3 е. Тогда «очарование» равно разности между числами с-кварков н антикварков (с=), из к-рых построен адрон. Кварк с — тяжёлый, это проявляется в том, что «О.» ч. значительно тяжелее p- и К-мезонов, «построенных» из «неочарованных» кварков-антикварков. Для самых лёгких «очарованных» мезонов установлены обозначения D и F. Их кварковая структура следующая: D0=(cu=), D+=(cd=), F+=(cs=), D=0=(c=u), D-=(c=d), F-=(c=s), где u, d и s(u=, d= и s=) — соотв. нуклонные и странный кварки (антикварки). Символы D, F относятся к псевдоскалярным частицам. Для векторных «очарованных» мезонов приняты символы D* и F*. Значения масс этих мезонов таковы:
m(D0)=1863,3(9) МэВ,
m(D*0)=2006,0(l,5) МэВ,
m(D+)=1868,4(9) МэВ,
m(D*+)=2008,6(l,0) МэВ,
m(F)=2039(2) МэВ,
m(F*)=2140(60) МэВ,
m(D+)-m(D*0)=5,0(8) МэВ,
m(D*+)-m(D*0)= 2,6(1,8) МэВ.
«О.» ч. распадаются на обычные адроны только за счёт слабого вз-ствия (т. н. слабый распад), поэтому D- и F-мезоны стабильны относительно сильного и эл.-магн. вз-ствий. Возбуждённые «очарованные» мезоны распадаются быстро — за счёт сильного или эл.-магн. вз-ствия, сохраняющих «очарование». Нек-рые из наблюдавшихся распадов «очарованных» мезонов: D®К+p-мезоны, D ®m+vm+Х, F®h+X, D*®D+p, D*®D+g (X — совокупность остальных частиц распада). Время жизни мезонов (т) равно:
t(D±)»8•10-13 с,
t(D0)»4•10-13 с,
t(F)»3•10-13с.
Наиболее полная информация об «очарованных» мезонах получена в опытах по аннигиляции пары е+е-в адроны, проведённых на встречных электрон-позитронных пучках. В этой реакции был, в частности, открыт y-мезон (см. МЕЗОНЫ СО СКРЫТЫМ ОЧАРОВАНИЕМ) с массой 3,768 ГэВ, к-рый распадается на пару DD=. Поскольку сечение рождения таких мезонов при резонансной энергии велико, они служат «фабрикой» D-мезонов.
Рождение «О.» ч. в реакциях с протонной или яд. мишенью изучено значительно хуже. Так, напр., не известны соответствующие сечения, но они могут быть =10-28 см2 при нач. энергиях протонов 400 ГэВ. Однако первое, правда косвенное, указание на существование «О.» ч. было получено при изучении вз-ствий мюонных нейтрино с нуклонами мишени; в 1974 на ускорителе в Батейвии (США) были наблюдены т. н. димюонные события:
vm+N®m+m+X,
когда в конечном состоянии наблюдают два мюона, а остальные ч-цы (X) не идентифицируются. Димюонные события естественно интерпретировать как рождение «О.» ч., напр. vm+N®m+D+X, с последующим слабым лептонным (сопровождающимся испусканием лептонов) распадом D-мезона. Прямое свидетельство в пользу существования «О.» ч. было получено в 1976— 1977 в опытах по аннигиляции е+ е-.
Со времени открытия «О.» ч. их свойства интенсивно изучаются. Установлены массы «очарованных» мезонов и барионов, измерены их полные времена жизни и относительные вероятности различных каналов распада. Измерены сечения рождения «О.» ч. в столкновениях адронов, к-рые оказались значительно больше ожидаемых. Свойства «очарованных» барионов изучены хуже, чем «очарованных» мезонов. Между тем их спектр должен быть обширным. Должны существовать, напр., такие интересные экзотические объекты, как барион (ссс) с «очарованием» 3; его ожидаемая масса около 5 ГэВ.
Открытие «О.» ч. явилось триумфом теории, в особенности кварковой модели элем. ч-ц, к-рая предсказала существование новых ч-ц задолго до их эксперим. обнаружения. Условно развитие теор. представлений об «О.» ч. можно разбить на три этапа. В 60-х гг. существование «О.» ч. обсуждалось как возможное, но не обязат. расширение семейства известных кварков u, d, s, с (?). В 1972 в работе амер. физиков Ш. Глэшоу, Дж. Илиопулоса, итал. физика Л. Майани было показано, что должны существовать относительно лёгкие — с массой порядка неск. ГэВ — «О.» ч. с вполне определ. св-вами слабых распадов, связанными с тем, что «очарованные» кварки должны распадаться в осн. на странные кварки (s). Наконец, уверенность в существовании «О.» ч. и чёткие представления об их св-вах возникли после открытия в 1974 J/y-мезонов, к-рые были интерпретированы как связ. состояние «очарованных» кварка и антикварка (см. МЕЗОНЫ СО СКРЫТЫМ ОЧАРОВАНИЕМ). Все имеющиеся эксперим. наблюдения укладываются в теор. схему. В частности, в распадах D-мезонов действительно образуются странные ч-цы — К-мезоны. В распаде F-мезона, в составе к-рого уже есть s-кварк, обнаружены h-мезоны, волн. ф-ция к-рых содержит значит. примесь состояния ss=.
«О.» ч. (как и мезоны со скрытым «очарованием») — важный объект для проверки совр. теории сильного вз-ствия — квантовой хромодинамики. В частности, благодаря большой массе с-кварка их описание в большинстве случаев проще, чем «обычных» ч-ц (содержащих только «лёгкие» u-, d-, s-кварки).
В то время как существование «очарованного» кварка необходимо для теории, дальнейшее расширение «семейства» кварков в рамках сложившихся представлений не явл. обязательным. Однако в 1977 выяснилось, что «очарованный» кварк не самый тяжёлый (см. ИПСИЛОН-ЧАСТИЦЫ).
Классификация кварков, понимание их спектра — одна из гл. проблем теории элем. ч-ц. Открытие «О.» ч. явилось очень важным эксперим. фактом, подтвердившим существование целого спектра кварков.
