Странность, красота, шарм элементарных частиц.

Странность S. Было обнаружено, что гипероны рождаются при столкновениях адронов высоких энергий. Значит их рож­дение связано с сильным взаимодействием, и время жизни ги­перонов должно быть порядка 10^-23 с (время, характерное для процессов, обусловленных сильным взаимодействием). На опы­те же было найдено, что их время жизни в 10¹³ раз больше. Та­кое поведение гиперонов представлялось странным.

Оказалось также, что гипероны в этих процессах рождаются не поодиночке, а только парами. Например, при столкновении протонов: p + p —> p + Λ⁰ + K⁺, (1)

причем Λ⁰ - гиперон появляется только совместно с K⁺-мезоном или с Σ⁺-гипероном, но никогда не появляется вместе с K^- -мезо­ном или Σ^- -гипероном.

Гипероны и K-мезоны назвали странными частицами. По­сле рождения эти частицы медленно и независимо друг от дру­га распадаются за счет слабого взаимодействия.

Для количественного описания парного рождения и медлен­ного распада странных частиц было введено квантовое число S — странность. Поведение странных частиц можно объяс­нить, если считать, что частицы Λ⁰, Σ и K^- имеют странность S = -1, частицы Ξ — S = -2 и Ω^--гиперон — 5 = -3. У соответст­вующих античастиц странность одинакова по модулю, но про­тивоположна по знаку.

При этом странность в сильных и электромагнитных взаи­модействиях сохраняется, а в слабых может меняться на ±1.

Представим сведения о барионных зарядах В и странности S адронов в таблице. Для соответствующих античастиц В и S имеют противоположные знаки.

В реакции (1) протоны, будучи обычными частицами, стран­ностью не обладают, их S = 0. Таким образом, 0 + 0 -> 0 -1 +1,

т. е. странность при рождении пары странных частиц сохраня­ется. Распады же странных частиц на обычные (у которых S = 0) происходит с нарушением закона сохранения странности. Этим нарушением и объясняется медленность распада странных частиц.

Шарм (очарование) С и красота (прелесть) b. Эти квантовые числа являются аналогами квантового числа странности S. Они сохраняются только в сильных и электромагнитных взаимодействиях. Поскольку квантовые числа С и b присущи немногим, причем экзотическим, частицам (D- и F-мезоны, Λ_с-, Λ_b -барионы).