Этап  5         Закон  Странности

 "Не существует совершенной красоты, которая не содержала бы в себе некоторую долю странности".                                                   Ф. Бэкон 

Цель  этапа   Новый, сложный, непонятный, пугающий. Предлагаем сделать первые шаги для знакомства с красивым, жизненно важным законом. Внимательно прочитайте предложенный текст и источники. Разгадайте кроссворд, новое кодовое    слово ждет вас. Смело вперед.

Странные частицы - это что?

  В начале 50-х гг. ХХ в. было обнаружено, что некоторые из недавно открытых частиц, а именно K, Λ, Σ, ведут себя странно в двух отношениях. Странные частицы — группа элементарных частиц (мезонов и барионов), у которых значение квантового числа странности (S) не равно строго нулю. В названии «странные» отразились их необычные свойства: невозможность одиночного рождения, большое время жизни, большое сечение рождения.  В декабре 2024 года сообщалось, что исследователи обнаружили "странные частицы", которые не имеют массы при движении в определённом направлении, но приобретают массу при перенаправлении в направлении, перпендикулярном первоначальному. 

  Для объединения этих фактов было введено новое квантовое число странность и новый закон сохранения (странности). Так вот в первой реакции странность частиц до реакции совпадает со странностью частиц после реакции, а во второй реакции странность не сохраняется, и поэтому эта реакция не идет.

  Сохранение странности оказалось первым примером «частично сохраняющейся величины», странность сохраняется в сильном и не сохраняется в слабом взаимодействии. Закон сохранения странности гласит, что в сильных и электромагнитных взаимодействиях странность сохраняется, а в слабых взаимодействиях странность не изменяется или изменяется на единицу. Это позволило объяснить парное рождение странных частиц в реакции сильного взаимодействия и большое время жизни в результате распада, происходящего за счёт слабого взаимодействия. 

Почему странность?

   Когда физики стали экспериментировать с ускорителями и сталкивать элементарные частицы, они получали различные осколки и экспериментировали с ними. В какой-то момент было открыто до кучи новых "элементарных" частиц. Они все жили недолго. Потом выяснилось, что это были просто возбуждённые состояния протонов и нейтронов. А после пришла кварковая теория, которая объяснила их состав и характер возбуждения. Но ещё до кварковой теории были открыты другие "элементарные" частицы - среди всех этих дельта-, сигма-, кси-, лямбда-, омега- и пр. гиперонов. То ли их время жизни было аномально странным, по сравнению с предыдущими, то ли только массой отличались в большую сторону. Их и стали называть странными. Кварковая теория объяснила это так - протон, например, имеет кварковый состав (u,u,d), нейтрон - (u,d,d). А эти содержат в себе кварки уже следующих поколений. В частности Омега-минус-гиперон имеет состав (s,s,s). Всем этим кваркам приписан свой "заряд". Это не заряд в прямом смысле слова, это свойство. Но суть в том, что странность должна сохраняться. Если не было странности до реакции, то и сумма странности после неё должна сохраниться - т. е. появилась частица с зарядом странности +1, значит должна быть с зарядом странности (-1). Однако у "странности" на этом странности не закончились - выяснилось что закон сохранения странности не выполняется при слабом взаимодействии. (Признаком слабого взаимодействия является нейтрино.) 

Источники: Странные частицы. Законы физики запрещают ему существовать.