НЕЙТРА́ЛЬНЫЕ ТО́КИ

НЕЙТРА́ЛЬНЫЕ ТО́КИ в кван­то­вой тео­рии элек­тро­сла­бо­го взаи­мо­дей­ст­вия, опи­сы­ва­ют пе­ре­хо­ды квар­ков и леп­то­нов без из­ме­не­ния элек­трич. за­ря­дов (ана­лог элек­тро­маг­нит­ных то­ков). H. т. пред­став­ля­ют со­бой сум­му леп­тон­но­го и ад­рон­но­го (квар­ко­во­го) то­ков, ка­ж­дый из ко­то­рых яв­ля­ет­ся сме­сью век­тор­но­го и ак­си­аль­но­го то­ков. Н. т. от­крыт в 1973 (ЦЕРН, Швей­ца­рия) при изу­че­нии про­цес­сов рас­сея­ния ней­три­но вы­со­ких энер­гий (> 1 ГэВ) на ну­кло­нах и элек­тро­нах. На­ря­ду с обыч­ны­ми про­цес­са­ми об­ра­зо­ва­ния мюо­нов $μ^±$ при взаи­мо­дей­ст­вии мю­он­ных ней­три­но $ν_μ$ и ан­ти­ней­три­но $\tilde{ν}_μ$ с ну­кло­на­ми $\text N$, со­про­во­ж­даю­щи­ми­ся за­ря­жен­ны­ми то­ка­ми (ней­траль­ное ней­три­но $ν_μ$ пе­ре­хо­дит в за­ря­жен­ный мю­он $μ^–$), на­блю­да­лись без­мю­он­ные ней­трин­ные про­цес­сы:$$\nu_\mu+\text N \rightarrow \nu_\mu+\text{адроны,}$$$$\tilde{\nu}_\mu+\text N \rightarrow \tilde{\nu}_\mu+\text{адроны.}$$

В тео­рии сла­бо­го взаи­мо­дей­ст­вия та­кой про­цесс обу­слов­лен об­ме­ном ней­траль­ным про­ме­жу­точ­ным век­тор­ным $Z$-бо­зо­ном ме­ж­ду ней­траль­ны­ми ней­трин­ным и ад­рон­ным то­ка­ми (рис., а) ана­ло­гич­но то­му, как в тео­рии элек­тро­маг­нит­но­го взаи­мо­дей­ст­вия про­цесс рас­сея­ния элек­тро­нов $e^–$ на ну­кло­нах$$e^–+\text N \rightarrow e^–+\text{ад­ро­ны}$$ обу­слов­лен об­ме­ном фо­то­ном ме­ж­ду элек­трон­ным и ад­рон­ным то­ка­ми.

Об­мен $Z$-бо­зо­ном ме­ж­ду элек­тро­ном и атом­ным ядром при­во­дит к на­ру­ше­нию со­хра­не­ния чёт­но­сти в атом­ных пе­ре­хо­дах. Од­на­ко этот чрез­вы­чай­но ма­лый эф­фект мас­ки­ру­ет­ся на­мно­го бо­лее ин­тен­сив­ным элек­тро­маг­нит­ным взаи­мо­дей­ст­ви­ем, со­хра­няю­щим чёт­ность. Эф­фек­ты не­со­хра­не­ния чёт­но­сти впер­вые на­блю­да­лись в 1978.

Процессы рассеяния нейтрино на нуклонах (а) и электронах (б).

Про­цес­сы рас­сея­ния ней­три­но на элек­тро­нах (рис., б) $$ν_e+e^– \rightarrow ν_e+e^–,$$$$ν_\mu +e^– \rightarrow ν_\mu +e^–$$обус­лов­ле­ны об­ме­ном $Z$-бо­зо­ном ме­ж­ду ней­трин­ным и элек­трон­ным сла­бы­ми Н. т. Та­кие про­цес­сы так­же на­блю­да­лись экс­пе­ри­мен­таль­но; их се­че­ния при­бли­зи­тель­но в 10⁴ раз мень­ше се­че­ний про­цес­сов, при­ве­дён­ных на рис. а.

Су­ще­ст­ву­ет по­ня­тие не­диа­го­наль­ных H. т. Оно от­но­сит­ся к про­цес­сам, при ко­то­рых из­ме­ня­ют­ся кван­то­вые чис­ла ад­ро­нов и леп­то­нов без из­ме­не­ния их элек­трич. за­ря­да. При­ме­ром та­ко­го про­цес­са яв­ля­ет­ся рас­пад дол­го­жи­ву­ще­го ней­траль­но­го $K^0$-ме­зо­на ($K_L$) на мю­он­ную па­ру: $K_L\rightarrowμ^+μ^–$, в ко­то­ром стран­ность из­ме­ня­ет­ся на еди­ни­цу. Ве­ро­ят­ность та­ких про­цес­сов весь­ма ма­ла (ок. 10^–8). Про­цес­сы с H. т., не­диа­го­наль­ны­ми по леп­то­нам, на опы­те не на­блю­да­лись. Силь­ная по­дав­лен­ность на опы­те ад­рон­но­го и от­сут­ст­вие леп­тон­но­го не­диа­го­наль­ных H. т. силь­но ог­ра­ни­чи­ва­ют вид взаи­мо­дей­ст­вий и спектр масс леп­то­нов и квар­ков.