WWW.LIT.I-DOCX.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - различные публикации
 

«ИЗ ТЕКУЩЕЙ ЛИТЕРАТУРЫ 539.12.01 НЕСОХРАНЕНИЕ ЧЕТНОСТИ В АТОМАХ И. Б. Хриплович Настоящая заметка может рассматриваться как дополнение к статье М. А. Бушья и Л. Потье, перевод которой ...»

1988 г. Июнь Том 155, вып. 2

УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК

ИЗ ТЕКУЩЕЙ ЛИТЕРАТУРЫ

539.12.01

НЕСОХРАНЕНИЕ ЧЕТНОСТИ В АТОМАХ

И. Б. Хриплович

Настоящая заметка может рассматриваться как дополнение к статье

М. А. Бушья и Л. Потье, перевод которой публикуется в этом же номере

УФН Прежде всего, я хотел бы отметить, что, как следует, в частности, из статьи, в настоящее время общепризнанным стал тот факт, что несохране ние четности в атомах существует и при этом правильно описывается стан дартной моделью электрослабых взаимодействий. Напомню, что еще несколь ко лет назад по этому вопросу шла жаркая дискуссия, отражение которой можно найти, например, в предыдущем обзоре на данную тему, опублико ванном в УФН .

И еще одно обстоятельство хотелось бы сразу подчеркнуть вместе с ав торами статьи : по сей день, даже после открытия в 1983 г. на встречных протон антипротонных пучках W и Z бозонов, переносчиков слабых взаимо действий, оптические эксперименты остаются источником первоклассной информации о структуре этих взаимодействий .

Что же нового произошло в обсуждаемой области за последнее время?

Опубликованы два экспериментальных результата оксфордской группы по висмуту.

Новые данные для инфракрасной линии :

хорошо согласуются с результатом группы Сиэттла для той же линии (см .

таблицу в 1). Таким образом, 6s — 7s переход в цезии — уже не единствен ный пример бесспорного количественного согласия между результатами не зависимых групп .

Оксфордская группа опубликовала также данные для красной линии 4:

Это число с несколько меньшей погрешностью (±1,15·10–8) приводится в 1 со ссылкой на дипломную работу и частное сообщение. Оставшееся количе ственное расхождение между результатами Новосибирска, с одной стороны, и ФИАНа и Оксфорда — с другой (см. таблицу в ) — последний отзвук упомянутой дискуссии, бушевавшей несколько лет назад .

Чего же мы ждем от дальнейших экспериментов в этой области?

Их наиболее очевидная цель состоит (помимо, разумеется, устранения отме ченного противоречия) в прецизионном определении параметра дартной модели и слабого заряда ядра QW, что в свою очередь позволило бы обнаружить эффект радиационных поправок по электрослабому взаимодей ствию (см. ). Разумеется, прецизионные эксперименты здесь должны сопро вождаться прецизионными атомными расчетами. В этом отношении ситуация с цезием представляется наиболее обещающей. Точность экспериментов с це зием вполне сравнима с точностью, достигнутой в других атомах. Однако точность атомных расчетов эффектов несохранения четности в цезии дости гла 2% 5 и едва ли может быть превзойдена. Оценка же этой точности в 5%, которая дается в, представляется действительно весьма консервативной .

Дело в том, что уже в предыдущей работе 6, цитируемой в новосибирская группа оценивала свою погрешность в 3%. А именно этот расчет 6 характери зовался в как наиболее полный из существовавших к тому времени. В та кой ситуации представляется не слишком разумным оценивать, как это де лается в 1, погрешность теоретических расчетов по дисперсии результатов разных групп .

Существует, однако, иной путь определения в атомной физике, который практически свободен от теоретических неопределенностей. Речь идет об экспериментах с самарием. Этот элемент имеет стабильные изотопы в интервале A = 144—154, так что разность в числе нейтронов достигает





10. Значение могло бы быть найдено из величины Кроме того, здесь есть еще одно важное достоинство для экспериментов по несохранению четности. Самарий, подобно другим редким землям, имеет плотный спектр и соответственно малые энергетические интервалы между уровнями противоположной четности, что приводит, вообще говоря, к усиле нию эффектов нарушения четности. Основная конфигурация самария состоит из семи уровней Магнитодипольные переходы между ними лежат в далекой инфракрасной области и неудобны для обсуждаемых экспериментов. Однако M1 переходы на уровни следующей конфигурации той же четности относятся к оптическому диапазону и являются хорошими кандидатами для подобных опытов. Более того, уров лежат в плотной области спектра, так что можно рассчитывать на уси ление обсуждаемых эффектов. К сожалению, из за сложной структуры атом ных состояний в редких землях это усиление не столь велико, как можно было бы ожидать наивно. Тем не менее можно, по видимому, рассчитывать на фактор усиления ~10 .

Однако уровни 5 D J до последнего времени экспериментально не наблю дались, их точное положение не было известно. И только недавно три из них, 5 –1 5 –1 5 D4 (E = 15914,55 (3) см ), D2 (E = 17864,29 (3) см ) и D 3 (E =

–1 8 = 20195,76 (3) см ), были обнаружены экспериментально. Здесь можно ожидать дальнейшего прогресса .

Перейдем теперь к следующей важной проблеме — поиску в атомах эффектов несохранения четности, зависящих от ядерного спина. Еще не сколько лет назад было осознано что основным источником этих эффектов служат не нейтральные токи, а ядерные силы, нарушающие четность (ср .

с обсуждением в последнем разделе 1 ). Речь идет об электромагнитном взаи модействии электрона с так называемым анапольным моментом (АМ) ядра .

АМ является своеобразной электромагнитной характеристикой системы, в которой не сохраняется пространственная четность. В такой системе воз никает спиральная спиновая структура и своеобразное распределение маг нитного поля, соответствующее полю тороидальной обмотки 11. Такой источ ник поля и есть анапольный момент .

Вполне естественно, что величина АМ пропорциональна потоку магнит ной индукции в системе, т. е. квадрату ее размеров. В случае тяжелого ядра это приводит к большому фактору усиления, ~А2/3 10. Этот множитель в зна чительной мере компенсирует естественную малость тромагнитном взаимодействии электрона с АМ ядра. Как показывает рас чет 10, АМ тяжелых ядер таковы, что обусловленное ими взаимодействие в несколько раз превышает эффекты, индуцируемые константами по крайней мере для ядер с нечетным Z .

Открытие новой электромагнитной характеристики ядра, анапольного момента, уже само по себе представляло бы огромный интерес. Более того, в отличие от других ядерных эффектов несохранения четности, АМ ядра может быть рассчитан достаточно надежно. Таким образом, его измерение дало бы ценную информацию о ядерных силах, нарушающих четность .

Но как же измерить AM ядра? Первый способ здесь состоит в прецизион ном сравнении атомных эффектов несохранения четности на разных сверх тонких компонентах оптического перехода 12. Этот способ обсуждается ив1 .

Имеется, однако, менее очевидный подход к этой проблеме. Снова речь идет об экспериментах с редкими землями. При некотором везении здесь можно было бы найти удобные уровни противоположной четности, аномаль но близкие, но с полными моментами электронов, отличающимися на еди Такие уровни могут смешиваться только не сохраняющим четность взаимодействием, зависящим от ядерного спина, которое является вектором по электронным переменным. Таким образом, фон от слабого взаи модействия, которое зависит от и обычно доминирует, резко снижается .

Здесь возможны эксперименты обоих типов: и исследование оптической активности, и сходные с теми, которые ведутся с цезием и таллием. Следует, однако, иметь в виду, что эффекты, зависящие от ядерного спина, исчезают при усреднении по сверхтонкой структуре. Таким образом, в подобных экс периментах сверхтонкая структура должна разрешаться. А в редких землях она порой бывает очень малой .

Теперь я хочу остановиться еще на одном круге задач, вообще не упо мянутом в 1, но, несомненно, представляющем наиболее интересное и важное направление в исследовании слабых взаимодействий оптическими методами .

Речь идет о поисках нарушения Т инвариантности в атомах и молекулах .

Подобные эффекты до сих пор наблюдались только в распадах нейтральных К мезонов. Хотя со времени их обнаружения прошла уже почти четверть века, природа этого явления по существу до сих пор остается загадочной .

Поиски нарушения Т инвариантности ведутся также уже на протяже нии многих лет с нейтронами. Экспериментаторы пытаются обнаружить электрический дипольный момент (ЭДМ) нейтрона.

(Напомню, что Т инва риантность запрещает существование ЭДМ в невырожденной квантовомеха нической системе.) Наиболее точный результат для ЭДМ нейтрона dn 13 интерпретируется авторами как ограничение на уровне достоверности 95%:

Хотя дипольный момент нейтрона и не обнаружен, однако эти эксперименты сыграли чрезвычайно важную роль, позволив резко сузить класс возмож ных моделей нарушения Т инвариантности .

Поиски дипольного момента в атомах и молекулах также ведутся уже на протяжении многих лет. Ситуация в этой области (равно как и в исследо ваниях нарушения пространственной четности в атомах и молекулах) под робно обсуждается в недавно вышедшей книге. Здесь же мы остановимся лишь на последних результатах поисков нарушения Т инвариантности в атомных явлениях. Недавно были получены ограничения на ЭДМ атома Хе 15, молекулы TlF 16 и атома 199Hg 17. Ксенон (в основном состоянии) и ртуть исследовались на предмет нарушения Т инвариантности, по види мому, впервые; результат для T1F представляет серьезное продвижение по сравнению с прежними исследованиями с этой молекулой .

Приведем результат эксперимента с ртутью 17:

который является, по видимому, наиболее важным по своей физической значимости. Это ограничение само по себе гораздо более жесткое, чем огра ничение (1) на ЭДМ нейтрона. Необходимо учесть, однако, следующее обстоя тельство. Атом в приложенном электрическом поле находится в стационарном состоянии, так что средняя сила, действующая на ядро и на каждый элек трон, равна нулю. Для системы нерелятивистских точечных частиц, взаимо действующих по закону Кулона, это означает, что среднее электрическое поле на каждой частице оказывается полностью экранированным. Но тогда и ЭДМ любой из частиц никак проявиться не может. В системе с замкнутыми электронными оболочками (именно к этому типу относятся Хе, TlF, Hg Ограничения на константы Т нечетного взаимодействия легких кварков в основном состоянии) полная экранировка дипольного момента ядра сни мается при учете его конечных размеров. Малость последних по сравнению с атомными размерами (даже для К оболочки) резко уменьшает коэффициент пересчета ЭДМ атома на дипольный момент ядра. Если вполне естественным образом интерпретировать последний как проявление ЭДМ валентного нуклона, то вытекающее из (2) ограничение на дипольный момент нуклона оказывается чрезвычайно бледным по сравнению с (1), примерно на три по рядка величины слабее. Возникает, таким образом, впечатление, что поиски Т нечетных эффектов в атомах и молекулах вообще не могут представлять интереса для физики элементарных частиц .

Однако дело обстоит совсем не так. ЭДМ ядра индуцируется не только дипольным моментом внешнего нуклона, но и Т нечетным нуклон нуклонным взаимодействием. И этот, второй механизм возникновения ЭДМ ядра, как было показано в работе, может оказаться гораздо более действенным .

Более того, Т нечетное взаимодействие кварков и глюонов может более эффективно переноситься на Т нечетные ядерные силы, чем на ЭДМ нуклона .

Этот вопрос исследован в работе 19. В ней построен эффективный гамильто ниан Т нечетного взаимодействия в системе легких и и d кварков и для кон стант, входящих в него, найдены ограничения, которые вытекают из экспе риментальных результатов (1) и (2). (Непосредственно в использовалось ограничение, полученное для ксенона, а не для ртути, поскольку последнее было опубликовано уже после написания статьи. Однако пересчет от ксено на к ртути трудностей не вызывает.) Результаты этой работы представлены в таблице. В первом столбце приведены рассмотренные варианты Т нечетно го взаимодействия. Здесь и и d означают поля соответствующих кварков, генераторы цветовой SU (3) группы, напряженность глюонного поля, g — константа связи этого поля с кварками. Во втором и третьем столбцах таблицы приведены ограничения на соответствующие безразмер ные константы которые вытекают из экспериментальных результатов для ЭДМ нейтрона и атома Hg. Из сравнения этих ограничений со всей оче видностью следует, что по своей физической значимости поиски атомных ЭДМ уже не уступают в настоящее время поискам дипольного момента ней трона .

Таким образом, эти эксперименты отнюдь не являются просто упражне ниями в атомной спектроскопии — они служат еще одним источником перво классной информации о природе нарушения Т инвариантности .

Я надеюсь, что содержание настоящей заметки — еще одно подтвержде ние того, насколько важны и увлекательны оптические исследования слабых взаимодействий элементарных частиц .

Институт ядерной физики СО АН СССР, Новосибирск






Похожие работы:

«ПРАВОЗАЩИТНЫЙ ЦЕНТР МЕМОРИАЛ MEMORIAL HUMAN RIGHTS CENTER 127051, Россия, Москва, Малый Каретный пер., д. 12 Тел. +7 (495) 225-3118 Факс +7 (495) 699-1165 E-mail: memohrc@memohrc.org Web-site: http://www.memohrc.ru/ Список лиц, признанных пол...»

«Договор купли-продажи № 335 г. Москва "_" 2012г. Общество с ограниченной ответственностью "ИКЕА ДОМ", в лице и _, действующих на основании Доверенности №StC3/182/2012 от 25.06.2012, именуемое далее "Продавец", с одной...»

«209 Финал 2017 года Ведущий приветствует телезрителей и кратко объясняет правила состязания. Ведущий представляет Ареопаг. Верховный Архонт напутствует участников. Ведущий вызывает трех агонистов. Ведущий объявляет тему: "На берегах российских вод". Примечания...»

«(19) (11) (13) РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ RU 2 379 798 C1 (51) МПК H01P 1/18 (2006.01) ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21), (22) Заявка: 2008144755/09, 12.11.2008 (72) Авто...»

«Марина Аржиловская Тайны старого чердака Текст предоставлен правообладателем http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=8371807 Тайны старого чердака: роман / Марина Аржиловская: АСТ; Мос...»

«АННОТАЦИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ Криминалистика Автор: к.ю. н., доцент кафедры уголовно-правовых дисциплин Решетников Владимир Михайлович. Код и наименование направления подготовки, профиля: 40.05.01 Право...»

«Правила и рекомендации VI Международный турнир естественных наук 11-16 ноября 2015, Санкт-Петербург, Россия Содержание 1. Общие сведения 2 . Порядок вызова (обсуждение одной задачи) 3. Начало вызова 4. Выступление докладчика 5. Полемика "Докладчик-Оппонент" 6. Выступление Оппонента (Оппонирование) 7. Выступление...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Улан-Удэнский колледж железнодорожного транспорта Улан-Удэнского института железнодорожного транспорта филиала Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшег...»







 
2018 www.lit.i-docx.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.