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) представляет собой 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 бозонов W^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 меньше 6.10^-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 составляют соответственно 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 только один 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.

   <<      Предметный указатель      >>