Большая Советская Энциклопедия (КМ)

  Слабые взаимодействия К-мезонов. Распады К-м. обусловлены слабым взаимодействием и происходят с изменением странности на 1 (в слабых взаимодействиях странность не сохраняется). Распады могут осуществляться различными способами и подчиняются эмпирическим правилам, определяющим изменение странности, изотопического спина адронов и пр. (см. Отбора правила). В распадах К-м. не сохраняются пространственная и зарядовая чётности, что проявляется, например., в возможности распада как на 2 p-, так и на 3 p-мезона.

  Рисунок иллюстрирует процессы сильного и слабого взаимодействия К-м.

  Специфические свойства нейтральных К-мезонов. Выше отмечалось, что К- и _-мезоны, отличаясь друг от друга значениями квантового числа странности, участвуют в процессах сильного взаимодействия как две различные частицы. Поскольку, однако, в процессах слабого взаимодействия, в частности в распадах К.-м., странность не сохраняется, оказываются возможными взаимные превращения K ^U _. Наличие таких переходов между частицей и античастицей, имеющими разные значения одного из квантовых чисел, характеризующих элементарные частицы, обусловливает специфические, уникальные свойства нейтральных К.-м. Для любых других частиц существование подобных переходов запрещено строгими законами сохранения электрического или барионного заряда (а также, по-видимому, и лептонного заряда для переходов нейтрино — антинейтрино).

  В вакууме благодаря переходам K ^U  состояниями, имеющими определённую энергию и время жизни, будут не К и , а две квантово-механических суперпозиции этих состояний. Эти суперпозиции соответствуют частицам с различными массами и различными временами жизни: долгоживущему K_L- и короткоживущему K_S-meзонам. Разность масс K_S и K_L обусловлена слабым взаимодействием, вызывающим переходы K ^U , и весьма мала. Время жизни и способы распада K_S и K_L указаны в.

  Таким образом, в то время как в процессах, вызываемых сильным взаимодействием, проявляются состояния К и , обладающие определёнными значениями странности (сохраняющейся в сильном взаимодействии), в процессах слабого взаимодействия (в распадах) проявляются как частицы состояния K_L и K_S. Состояния K_L и K_S близки к суперпозициям состояний, которые называют K₁ и K₂:

K_s » K₁ = ,

K_L » K₂ = ,

  т. е. K_L и K_S приблизительно на 50% «состоят» из К и на 50% — из . Аналогичным образом можно утверждать, что К⁰ и  приблизительно на 50% «состоят» из K_S и на 50% — из K_L тот факт, что состояния К и  представляют суперпозицию двух состояний K_L и K_S разными массами и временами жизни, приводит к появлению своеобразных осцилляций («биений»): К, возникая в результате сильного взаимодействия, на некотором расстоянии от точки рождения частично превращается за счёт слабого взаимодействия в  и потому оказывается способным вызывать ядерные реакции, характерные для  и запрещенные для К, например реакцию  + р ® L⁰ + p ⁺ (эффект Пайса — Пиччони). Др. своеобразное явление — так называемая регенерация короткоживущих K_S-meзонов при прохождении через вещество долгоживущих K_L-meзонов: на достаточно больших расстояниях от места образования пучка К (или ) пучок состоит практически только из долгоживущих K_L, т.к. короткоживущие K_S распадаются раньше. Поэтому на таких расстояниях наблюдаются лишь распады, характерные для K_L . Казалось бы, K_S не могут вновь появиться в пучке. Однако если пучок K_L пропустить через слой вещества, то из-за различия во взаимодействиях с веществом К и , составляющих K_L, изменяется относительный состав пучка и в пучке K_L появляется добавка K_S с характерными для K_S распадами.

  Комбинации K₁ и К₂ обладают определённой симметрией относительно операции комбинированной инверсии (СР): при переходе от частиц к античастицам (операция зарядового сопряжения С) с одновременным пространственным отражением (операция Р) волновая функция, соответствующая состоянию K₁, остаётся неизменной, а волновая функция К₂ меняет знак. Поэтому состояние K₁ может распадаться на 2p (систему, обладающую теми же свойствами относительно операции СР, что и K₁), a K₂ не может. Поскольку вероятность распада на 2p значительно превышает вероятности др. способов (каналов) распада, большое различие во временах жизни долго- и короткоживущих К-м. считалось указанием на существование в природе симметрии относительно операции комбинированной инверсии, а состояния K_L и K_S отождествлялись с K₁ и К₂. Однако в 1964 было установлено, что долгоживущий К-м. с вероятностью приблизительно 0,2% распадается на 2p. Это свидетельствует о нарушении СР-симметрии и об отличии состояний K_L и K_S от K₁ и К₂. Природа сил, нарушающих СР-симметрию, ещё не выяснена. Имеющиеся эксперимент. данные не противоречат возможности существования в природе особого «сверхслабого» взаимодействия, нарушающего симметрию СР и проявляющегося в распадах нейтральных К-м.