Содержание
1
Введение 3
Глава 1. Предварительные сведения 6
1.1 Потенциалы в эффективной теории поля.................... б
1.2 Потенциал Рейда......................................... 9
1.3 Классификация электромагнитных моментов................ 10
Глава 2. Анапольный момент дейтрона 11
2.1 Понятие об ананольном моменте.......................... 11
2.2 Вычисление анаиольного момента нуклонов................ 15
2.3 Вычисление анапольного момента дейтрона................ 17
2.4 Вычисление анапольного момента в потенциале Рейда ... 20
2.6 Обсуждение и сравнение................................. 24
2.7 Краткие выводы......................................... 25
Глава 3. Р- и Г-нечетные моменты дейтрона 27
3.1 ЭДМ и МКМ в приближении нулевого радиуса............... 27
3.2 Собственные ЭДМ нуклонов............................... 28
3.3 ЭДМ и МКМ в потенциале Рейда........................... 29
3.4 Обсуждение и сравнение................................. 30
3.5 Краткие выводы......................................... 31
Глава 4. Нарушение пространственной четности в процессе фоторасщепления дейтрона 32
4.1 Асимметрия сечения фоторасщепления дейтрона............ 32
4.2 7Г-МСЗОННЫЙ вклад в асимметрию......................... 32
4.3 Обращение в нуль асимметрии в общем случае............. 38
4.4 Возмущенные волновые функции........................... 40
4.5 Вычисление параметров Л5, А* .......................... 41
4.6 Вклад малых расстояний в асимметрию.................... 44
4.7 Вклад малых расстояний вблизи порога................... 47
2
4.8 Вычисление асимметрии в потенциале Рейда................. 51
4.9 Обсуждение и сравнение................................... 53
4.10 Краткие выводы.......................................... 55
Заключение
56
3
Введение
Изучение процессов нарушения четности в ядерных взаимодействиях имеет достаточно долгую историю. С одной стороны, это многочисленные теоретические работы, с другой - очень скупые экспериментальные данные.
Для вычисления процессов нарушения четности в атомных ядрах, вообще говоря, необходимо вычислить диаграммы, описывающие взаимодействие кварков с обменом И7* и £°-бозонами. Несмотря на огромные успехи квантовой хромодинамики при описании высокоэнергетических процессов, она недостаточно эффективна для понимания ядерных явлений. Ввиду сложности описания на кварковом уровне удобно рассматривать соответствующие процессы как обмен между нуклонами эффективными бозонами. В этом случае описание сводится к диаграмме с одной сильной и одной слабой вершинами.
Нарушение Р-четности, зависящее от спина ядра, проявляется в появлении у ядер Р-нечетных электромагнитных моментов. У ядер со спином 1/2 и 1 существует один такой момент - анаиоль. Анапольный момент был введен Я.Б. Зельдовичем [1]. Не будучи калибровочно инвариантной величиной, он рассматривался лишь как теоретический курьез до публикации работы [2], где было показано, что взаимодействие электрона с ананольным моментом тяжелого ядра усилено пропорционально площади ядра и является определяющим среди других Р-нечетных взаимодействий.
Кроме тяжелых ядер существует еще по крайней мере одно исключение, когда взаимодействие электрона с анапольным моментом ядра калибровочно инвариантно - дейтрон. Анапольный момент дейтрона сингулярен но массе тг-мезона - малой в КХД-масштабе масс:
I
а ~ —.
т„
Этот факт позволяет выделить взаимодействие с ананольным моментом дейтрона среди прочих диаграмм порядка аСр.
В различных подходах анапольный момент обсуждался в работах [2-10].
4
В работах [8-10] для анапольного момента дейтрона были приведены численные оценки, основанные на “наилучших значениях” констант слабого взаимодействия [11].
Большой рывок с экспериментальной точки зрения был сделан в 1997 году в Колорадо [12]. В этом эксперименте измерялась степень циркулярной поляризации фотонов в переходе между разными уровнями сверхтонкой структуры тСв. При этом автоматически отсекается та часть слабого взаимодействия, которая не зависит от спина ядра, так как она одинакова для всех уровней в сверхтонкой структуре. Полученное экспериментальное значение анапольного момента цезия оказывается в разумном согласии с теоретическими работами [2,3], если для констант мезон-нуклонного взаимодействия выбрать так называемые “наилучшие значения”.
Следующий кандидат для измерения нарушения четности - ядро 18/г, в котором два уровня с квантовыми числами Зр — 0“, / = 0 и Зр = 0+, 1 = 1 имеют очень близкую энергию, а потому хорошо смешиваются за счет Р-нечетного взаимодействия. Результат эксперимента со фтором указывает на значительно меньшую константу для 7г-мезонного обмена [13,14]. Расхождение между экспериментами со фтором и цезием может быть объяснено как некорректными “наилучшими значениями” констант слабого взаимодействия, так и погрешностями связанными с пренебрежением многочастичными эффектами при вычислении анапольного момента цезия. Многие исследователи склоняются к большой роли многочастичных поправок в анапольиых моментах тяжелых ядер, что приводит к большому количеству публикаций на данную тему.
Нарушение Т-четности до сих пор наблюдалось только в распадах К0 и В мезонов. Теоретически оно снимает запрет на существование электрического дипольного момента (ЭДМ) у частицы со спином. Действительно, дипольный момент частиц в состоянии покоя может выражаться лишь через спин. Взаимодействие ЭДМ такой частицы с электрическим полем имеет
При изменении знака времени электрическое иоле знака не меняет, поскольку оно может создаваться покоящимися зарядами, а спин, как и орбитальный момент, изменяет знак на противоположный, и взаимодействие оказывается Т-нечетным.
Эксперименты позволили наложить лишь ограничения на ЭДМ элементарных частиц. Для электрона и нейтрона они равны соответственно
4 = (0.69 ± 0.74) х 10“27е ст,
< (6 -г-10) х КГ26 е ст.
Идея об измерении электрического диполыюго момента мюона появилась в связи с тем обстоятельством, что спин мюона коррелирует с направлением вылета электрона при /?-распаде. Полученное ограничение на ЭДМ мюона составляет
<1„ = (3.7 ± 3.4) х 1(Г19ест.
Ясно, что его измерение затруднительно из-за короткого времени жизни. Поэтому были предложены другие кандидаты для измерения электрического дипольиого момента - тяжелые ядра. Основная трудность здесь -возникающая д - 2-прецессия спина. Дейтрон представляет особый интерес, поскольку у него эта прецессия мала (д- 2 = 0.143) и может быть устранена введением радиального электрического ноля.
В настоящее время в Брукхейвеие планируется эксперимент по измерению электрического диполыюго момента дейтрона. Если такой эксперимент удастся, это предоставит очень ценную информацию о природе Г-нечетных ядериых взаимодействий.
Электрический дипольный момент дейтрона рассматривался в ряде работ [8,15,16].
Исследование нарушения Р-четности возможно на основе различных корреляций при ядериых реакциях. Первые теоретические шаги в исследовании Р-нечетных процессов начались в работах [17-21]. В работах [17,18]
- Київ+380960830922