Элементарные частицы: 4. Электромагнитные распады

Распад J/ψ-мезона на электрон-позитронную пару происходит за счет электромагнитного взаимодействия

Процессы, идущие за счет электромагнитных сил, существенно (в тысячи и миллионы раз) замедлены по сравнению с типичным адронным временем. Но всё равно такие распады происходят очень быстро — на масштабе от десятков зептосекунд до десятков аттосекунд.

Здесь уже начинает прослеживаться зависимость между энерговыделением и скоростью распада. Например, если бы у тяжелой частицы J/ψ (джей-пси-мезон, масса 3 ГэВ) мы смогли бы «отключить» все остальные процессы, оставив только электромагнитные распады на электрон-позитронную пару и другие подобные комбинации, то его время жизни составило бы 30 зс. Для более легкой частицы η (эта-мезон, масса 0,5 ГэВ) возможен распад на два фотона, и если бы других процессов не было, она распадалась бы за полторы аттосекунды. Для самого легкого адрона в природе — нейтрального пи-мезона (масса 0,13 ГэВ) — время распада еще больше, 85 ас. Но такая изрядная задержка распада получается уже не столько из-за маленькой массы, сколько за счет особенных свойств пи-мезона.

Все эти времена, конечно, сильно различаются между собой, но с точки зрения экспериментатора они все очень маленькие. Они намного меньше того минимального времени жизни, при котором современные детекторы могут различить точку рождения частицы и точку ее распада. Даже двигаясь с околосветовой скоростью, эти частицы успевают пролететь до распада дистанции намного меньше микрона, а уверенное разделение в эксперименте возможно лишь для десятков микрон.