Если обозначить через j>w
суммарный слабый ток:
, (4)
то энергия (более точно — лагранжиан L
) С. в.
приобретает вид:
; (5)
здесь G — константа С. в., индекс +
означает сопряжённый ток:
. (6)
Каждое из слагаемых в токах j>w
и
представляет собой сумму вектора и аксиального вектора, например
. Такое выражение для С. в. описывает все известные слабые процессы, кроме т. н. нейтральных токов (см. ниже). Эти процессы можно расклассифицировать по тому, произведение каких слагаемых в токах
j>w
и
за них ответственно. В клетках таблицы перенумерованы соответствующие процессы.
Таблица слабых процессов
Клетки таблицы, симметричные относительно диагонали, содержат прямые и соответствующие обратные процессы.
1. Произведение токов
описывает упругое рассеяние n
>e
+ e ® n
>e
+ е; на опыте это рассеяние пока не обнаружено, но точность экспериментов несколько хуже необходимой для измерения предсказываемой теорией величины.
2.
Произведение токов
ответственно за распады m
>+
® e
>+
+ n
>e
+
и m
>-
® e
>-
+
+
, которые хорошо изучены и прекрасно описываются теорией.
3.
Произведение токов
ответственно за b-распады ядер и распады типа p
>+
® e
>+
+ n
>e
и
. Вероятность последнего распада на основе аналогии между слабым векторным током и электромагнитным током (на основе гипотезы сохраняющегося векторного тока) была предсказана Я. Б.
Зельдовичем
и С. С. Герштейном ещё в 1955; последующие эксперименты подтвердили это предсказание. Это же взаимодействие приводит к нейтринной реакции
+ р ® е
>+
+ n, обнаруженной в 1956 Ф. Райнесом и К. Коуэном (США) в пучке антинейтрино от ядерного реактора.
4.
Произведение токов
ответственно за b-распады странных частиц, в которых меняется странность, например L ® р + е
>-
+
, å
>-
® n + e
>-
+
, К
>+
® е
>+
+ n
>e
, К
>+
® е
>+
+ n
>e
+ p
>0
и т. д. В этих распадах имеют место следующие правила отбора, вытекающие из вида слабого тока и подтвержденные на опыте: 1)DS = ± 1, где DS — изменение странности адронов, участвующих в распаде (DS = S
>1
— S
>2
,
S>1
—
странность распадающегося адрона, S
>2
— странность адронов, появившихся в результате распада); 2) DS = DQ, где DQ — изменение электрического заряда адронов; 3) D
T=>1
/
>2
, где D
T
—
изотопический спин
странного адронного тока.
5. Произведение токов
приводит к процессу n
>m
® m
>+
+ m
>-
+
n
>m
, который должен происходить при взаимодействии нейтрино высокой энергии с кулоновским полем ядра. Теоретически предсказанная величина сечения процесса меньше предела, достигнутого при экспериментальных поисках этого процесса.
6.
Произведение токов
ответственно за процессы захвата мюонов атомными ядрами, в основе которых лежит реакция m
>-
+ р ® n + n
>m
. Этот захват детально изучен для большого числа различных ядер. Кроме того, это же произведение ответственно за основной канал распада заряженных p-мезонов: p
>+
® m
>+
+ n
>m
, p
>-
® m
>-
+
, а также за основную часть нейтринных реакций при высоких энергиях, которые наблюдаются в пучках нейтрино, образованных при распадах p
-
и К-мезонов, рождающихся при бомбардировке ядер энергичными протонами от ускорителей. Такие нейтринные пучки имеются в ряде лабораторий. При столкновении энергичного нейтрино с нуклоном могут происходичь как квазиупругие процессы: n
>m
+ n ® m
>-
+ р или
+ р ® m
>+
+ n, так и неупругие: n
>m
(
) + нуклон ® m
>-
(m
>+
) + нуклон + мезоны. В обычных пучках нейтрино высоких энергий доля электронных нейтрино мала, т. к. p-мезоны в основном распадаются с испусканием m и n
>m
.
7. Произведение токов
приводит к мюонным распадам странных частиц с изменением странности:
L ® р + m>-
+
, å
>-
® n + m
>-
+
,К>+
® m>+
+ n>m
, К>+
® m>+
+ n>m
+ p>0
и т. д., подчиняющихся тем же правилам отбора, что и соответствующие электронные распады (см. пункт 4). Кроме того, оно ответственно за нейтринные реакции, в которых рождаются одиночные странные частицы.
8.
Произведение токов
приводит к слабым ядерным силам, не сохраняющим, в отличие от обычных ядерных сил, пространственную чётность (
Р
)
.
Такие районечётные силы, предсказанные теорией, были обнаружены на опыте Ю. Г. Абовым, П. А. Крупчицким, В. М. Лобашёвым, В. А. Назаренко и др. (СССР).
9.
Произведение
ответственно за многочастичные нелептонные распады странных частиц: L ® р + p
>0,
å
>+
® n + p
>+
, ® L + p
>-
,
W
>-
® L + К
>-
, W
>-
®
+ p
>0
, К° ® p
>+
+ p
>-
,
K
>+
® p
>+
+ p
>+
+
p
>-
.
Во всех этих распадах D
S
= ± 1 и, кроме того, DТ =
>1
/
>2
.
10.
Произведение
даёт вклад в районечётные ядерные силы (см. пункт 8)
.
Рассмотренное выше выражение, описывающее С. в., не объясняет два явления: 1) нарушение СР-инвариантности, обнаруженное в 1964 в эксперименте Дж. Кристенсена, Дж. Кронина, В. Фитча и Р. Тёрли (США); 2) нейтральные нейтринные токи, обнаруженные в 1973 в ЦЕРНе (Европейском центре ядерных исследований
).
Экспериментальное исследование СР-неинвариантных эффектов в распадах нейтральных К-мезонов на два p-мезона, на pen>e
и на pmn>m
привело к выводу, что СР-неинвариантное взаимодействие является либо миллислабым (т. е. в 1000 раз слабее обычного С. в.), либо сверхслабым (в миллиард раз слабее обычного С. в.). Для выяснения природы СР-неинвариантного взаимодействия было бы крайне важным найти какой-либо СР-неинвариантный процесс не в распадах нейтральных К-мезонов, а в распадах или взаимодействиях др. частиц. В частности, большой интерес представляют поиски дипольного момента нейтрона.
