Объяснением служит сохранение странности. За каждой частицей следует число — ее странность S, и имеется закон, что в любом сильном взаимодействии полная странность на выходе должна равняться полной странности на входе. Протон и антипротон (p, —p), нейтрон и антинейтрон (n, —n) и π-мезоны (π+, π0, π-) — все имеют странность нуль; у К+- и K0-мезонов странность равна +1;у К- и —K0 (анти-К0)[32], у Λ0- и Σ-частиц (Σ+, Σ0, Σ-) странность равна -1. Существует также частица со странностью -2 (Ξ-частица), а может быть, и другие, пока неизвестные. Перечень этих странностей приведен в табл. 9.4[33].
Таблица 9.4. СТРАННОСТИ СИЛЬНО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ЧАСТИЦ
Посмотрим, как действует сохранение странности в некоторых написанных реакциях. Если мы исходим из К- и протона, то их суммарная странность равна (-1)+0=-1. Сохранение странности утверждает, что странности продуктов реакции после сложения тоже должны дать -1. Вы видите, что в реакциях (9.38) и (9.40) это действительно так. Но в реакциях (9.42) странность справа во всех случаях есть нуль. В них странность не сохраняется, и они не происходят. Почему? Это никому не известно. Никому не известно что-либо сверх того, что мы только что рассказали. Просто природа так действует — и все.
Давайте теперь взглянем на такую реакцию: π- попадает в протон. Вы можете, например, получить Λ0-частицу плюс нейтральный K-мезон — две нейтральные частицы. Какой же из нейтральных K-мезонов вы получите? Раз у Λ-частицы странность -1, а у π- и π+ странность нуль и поскольку перед нами быстрая реакция рождения, то странность измениться не должна. Вот K-частица и должна обладать странностью +1, —и быть поэтому К0. Реакция имеет вид
причем
Если бы здесь вместо К0 стояло —К0, то странность справа была бы -2, чего природа не позволит, ведь слева странность нуль. С другой стороны, —К0 может возникать в других реакциях:
где
или
где
Вы можете подумать: «Не слишком ли много разговоров. Как узнать, —K0 это или K0? Выглядят-то они одинаково. Они античастицы друг друга, значит, массы их одинаковы, заряды у обеих равны нулю. Как вы их различите?» По реакциям, которые они вызывают. Например, —K0-мезон может взаимодействовать с веществом, создавая Λ-частицу, скажем, так:
а K0-мезон не может. У К0 нет способа создать Λ-частицу, взаимодействуя с обычным веществом (протонами и нейтронами)[34]. Значит, экспериментальное отличие между К0- и —K0-мезонами состояло бы в том, что один из них создает Λ-частицу, а другой— нет.
Одно из предсказаний теории странности тогда заключалось бы в следующем: если в опыте с пионами высокой энергии Λ-частица возникает вместе с нейтральным K-мезоном, тогда этот нейтральный K-мезон, попадая в другие массивы вещества, никогда не создаст Λ-частицы. Опыт мог бы протекать таким образом. Вы посылаете пучок π--мезонов в большую водородную пузырьковую камеру. След π- исчезает, но где-то в стороне появляется пара следов (протона и π--мезона), указывающая на то, что распалась Λ-частица[35] (фиг. 9.5). Тогда вы знаете, что где-то есть K0-мезон, который вам не виден.
Но вы можете представить, куда он направился, применяя сохранение импульса и энергии. (Он затем иногда раскрывает свое местоположение, распадаясь на пару заряженных частиц, как показано на фиг. 9.5, а.)
Фиг. 9.5. Высокоэнергетические события, наблюдаемые в водородной пузырьковой камере. а — π--мезон взаимодействует с ядром водорода (протоном), образуя А0-частицу и К0-мезон; обе частицы распадаются в камере; б ——K0-мезон взаимодействует с протоном, образуя π--мезон и А0-частицу, которая затем распадается. (Нейтральные частицы не оставляют следа. Предполагаемые их траектории показаны здесь штрихованными линиями.)
Когда К0-мезон летит в веществе, он может провзаимодействовать с одним из ядер водорода (протонов), создав при этом, быть может, еще какие-то частицы. Предсказание теории странности состоит в том, что K0-мезон никогда не породит Λ-частицу в простой реакции, скажем, такого типа
хотя —K0-мезон это может сделать. Иначе говоря, в пузырьковой камере —K0-мезон мог бы вызвать событие, показанное на фиг. 9.5, б, где Λ0-частицу из-за распада можно заметить, а К0-мезон не смог бы. Это первая часть рассказа. Это и есть сохранение странности.
