РЕЗОНА́НСЫ

РЕЗОНА́НСЫ (ре­зо­нанс­ные час­ти­цы), не­ста­биль­ные или воз­бу­ж­дён­ные со­стоя­ния ад­ро­нов с очень ма­лы­ми вре­ме­на­ми жиз­ни (по­ряд­ка 10^–20–10^–24 с). Как пра­ви­ло, Р. – это ко­рот­ко­жи­ву­щие свя­зан­ные со­стоя­ния из не­сколь­ких квар­ков и/или ан­тик­вар­ков (см. Кван­то­вая хро­мо­ди­на­ми­ка). Р. рас­па­да­ют­ся за счёт силь­но­го взаи­мо­дей­ст­вия на др. ад­ро­ны с мень­ши­ми мас­са­ми. Как лю­бой ад­рон ка­ж­дый Р. ха­рак­те­ри­зу­ет­ся мас­сой $M$ и кван­то­вы­ми чис­ла­ми (спи­ном, чёт­но­стью и др.). Поч­ти все из­вест­ные Р. со­сто­ят ли­бо из квар­ка и ан­тик­вар­ка (ме­зон­ные Р.), ли­бо из трёх квар­ков (ба­ри­он­ные Р.). Из-за сверх­ма­ло­го вре­ме­ни жиз­ни Р. мо­гут на­блю­дать­ся лишь как про­ме­жу­точ­ное со­стоя­ние в ви­де мак­си­му­ма энер­гии в се­че­ни­ях ре­ак­ций. Т. к. Р. не­ста­биль­ны, ка­ж­дый Р. мож­но ха­рак­те­ри­зо­вать ср. вре­ме­нем жиз­ни τ ли­бо пол­ной ши­ри­ной $Γ≈\hbar/τ $($\hbar$ – постоянная Планка), рав­ной сум­ме пар­ци­аль­ных ши­рин $Γ_i$, про­пор­цио­наль­ных ве­ро­ят­но­стям рас­па­да Р. в дан­ное со­стоя­ние $i$ (ка­нал рас­па­да).

Пер­вый Р. с мас­сой $M$≈1232 МэВ и ши­ри­ной $Γ$≈117 МэВ от­крыт в 1950-х гг. Э. Фер­ми с со­труд­ни­ка­ми при изу­че­нии про­цес­сов взаи­мо­дей­ст­вия $π^+$-ме­зо­нов с ну­кло­на­ми. Позд­нее бы­ли от­кры­ты др. Р. с та­ким же квар­ко­вым со­ста­вом, как и у ну­кло­нов, и разл. ме­зон­ные Р. За от­кры­тие ме­зон­ных ре­зо­нан­сов Л. Аль­ва­ре­су при­су­ж­де­на Но­бе­лев­ская пр. (1968). Так­же бы­ли от­кры­ты ме­зон­ные и ба­ри­он­ные Р. со стран­но­стью, в ко­то­рых не­ко­то­рые лёг­кие квар­ки $\{u,d\}$ за­ме­не­ны на стран­ные квар­ки $s$. Осо­бый класс Р. пред­став­ля­ют квар­ко­нии ($c$,$\tilde c$), ($c$,$\tilde b$), ($b$,$\tilde b$), со­стоя­щие толь­ко из тя­жё­лых квар­ков и имею­щие ма­лые ши­ри­ны. Пер­вый та­кой Р. $J/Ψ$ с мас­сой ≈3097 МэВ и ши­ри­ной ≈93 кэВ от­крыт в 1974. Об­на­ру­же­ны так­же се­мей­ст­ва ещё бо­лее тя­жё­лых Р., со­стоя­щих из ($b$,$\tilde b$), с мас­са­ми ок. 10 ГэВ (ип­си­лон-час­ти­цы).

Раз­ные Р. удоб­но объ­е­ди­нять в груп­пы, ис­хо­дя из свойств со­став­ляю­щих их квар­ков и учи­ты­вая разл. при­бли­жён­ные сим­мет­рии их взаи­мо­дей­ст­вий, та­кие как $SU(2)$ и $SU(3)$, уни­тар­но пе­ре­ме­ши­ваю­щие лёг­кие квар­ки. Ор­би­таль­ные воз­буж­де­ния в сис­те­мах квар­ков ока­за­лись таки­ми, что Р., со­дер­жа­щие лёг­кие квар­ки, вы­страи­ва­ют­ся в по­сле­до­ва­тель­но­сти, в ко­то­рых воз­ни­ка­ет про­стая связь их масс $M$ и спи­нов $J: J=J_0+α'M^2$ (здесь $J_0$ – чис­ло, $α'$ – на­клон тра­ек­то­рии, см. Ред­же по­лю­сов тео­рия). При этом выс­шие Р. из та­ких по­сле­до­ва­тель­но­стей мож­но пред­став­лять как вы­тя­ну­тые кон­фи­гу­ра­ции (труб­ки или стру­ны) глю­он­но­го по­ля с квар­ка­ми на кон­цах. Мас­са та­ко­го Р. про­пор­цио­наль­на дли­не труб­ки, а ор­би­таль­ный мо­мент Р. воз­ни­ка­ет из-за вра­ще­ния труб­ки во­круг её цен­тра.