Recent Developments in Particle Symmetries. 1965 International School of Physics Ettore Majorana, a CERN-MPI-NATO Advanced Study Institute

465 Pages·1966·21.598 MB·English

by  A. Zichichi (Eds.)

CONTRIBUTORS:
J. S. BELL
N. CABIBBO
L. N. COOPER
S. FOCARDI
P. FRANZINI
U. MEYER-BERKHOUT
A. PAIS
J. PRENTKI
L. A. RADICATI
D. SHARP
G. A. SNOW
J. STEINBERGER
V. F. WEISSKOPF
RECENT
DEVELOPMENTS IN
PARTICLE SYMMETRIES
1965 International School of Physics "Ettore Majorana,"
a CERN-MPI-NATO Advanced Study Institute
Editor: A. ZICHICHI
1966
®
ACADEMIC PRESS New York and London
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United Kingdom Edition published by
ACADEMIC PRESS INC. (LONDON) LTD.
Berkeley Square House, London W.l
LIBRARY OF CONGRESS CATALOG CARD NUMBER: 66-20676
PRINTED IN THE UNITED STATES OF AMERICA.
POREWORD
During two weeks in September-October 1965, 90 physicists from
twenty-six countries met in ERICE to attend the third course of the
International School of Physics "Ettore Majorana", the proceedings of which
are contained in this book·
The countries represented at the school were: Australia, Austria,
Belgium, Canada, Czechoslovakia, Democratic Republic of Germany, Federal
Republic of Germany, Finland, Prance, Hong Kong, Hungary, India, Israel,
Italy, Japan, Netherlands, Nigeria, Norway, Pakistan, Poland, Rumania,
South Africa, Sweden, Switzerland, United Kingdom, and the United States·
The school was sponsored by the European Organization for Nuclear
Research (CERN), the Italian Ministry of Public Education (MPI) and the
North Atlantic Treaty Organization (NATO)· Many organizations gave their
moral and financial support; we would like to acknowledge in a particular
way the National Science Foundation of the United States of America and the
Federazione degli Industriali Siciliani· The personal scientific
sponsorship of Professors Gilberto Bernardini, Abraham Pais and Victor F·
Weisskopf was of vital importance for the realization and the great success
of the school. Our gratitude to them is very deep and sincere. The
school has among its most distinguished supporters the Italian Minister of
State Η·Ε· Dr· Bernardo Mattarella and the Italian Ambassador Η·Ε· the
Count Giusto Giusti del Giardino, to whom we wish to express our most
sincere and grateful appreciation·
The programme of the school was greatly influenced by the remark­
able successes of the unitary symmetry approach to particle physics· These
successes are testified by the following facts; the baryon and meson super
multiplicities together with the observed relation between spin-
multiplicities and SU -multiplicities; the equality between the coefficients
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of the Gell Mann-Okubo mass formulae for the baryon octet and decuplet, and
for the pseudoscalar and vector meson octets respectively; the ratio of
neutron to proton magnetic moments; the D/P ratio for the effective coupling
of the pseudoscalar octet to the baryons; the pseudoscalar coupling con­
stant between pions and nucléons ; the initial degeneracy of the ω-, and ofe
- vi -
the amount of φ-ω mixing; the forbiddenness of Φ f ρττ; the absence of
appreciable mixing between the 77 and the X° (960); the relations between
decay amplitudes in non-leptonic strange particle decays; the forbiddenness
of pp ·* strange particles and of pp -f Φ + n^i an(i *^ηθ Johnson-Treiman
relation for (πρ) and (Kp) total cross-sections.
Unless we want to believe that all the above-mentioned facts
are in accidental agreement with theory, we have to conclude that the
unitary symmetries are expected to be of extreme relevance for the under­
standing of elementary particles. Nevertheless, many problems await
solutions, as for instance how to incorporate relativistic invariance in
the theory and how to understand the symmetry breaking. It is the
regularity of this symmetry breaking which is, in fact, even more extra­
ordinary than the symmetry itself·
All these aspects of our present-day problems in elementary
particle physics, together with some related experimental investigations,
were taught and discussed in ERICE. I hope the reader will enjoy the
book as much as the students enjoyed attending the lectures and the dis­
cussions. Thanks to the work of the scientific secretaries the discussions
have been reproduced as faithfully as possible·
At various stages of my work, I enjoyed the collaboration of many
friends whose contributions have been extremely important for the School
and are highly appreciated. I would like to thank most warmly: Dr. T.Massam,
who acted as deputy director; Dr. G B· Cvijanovitch, who acted as admini­
#
strator of the school; Drs. G. Altarelli, W. Blum, G. Cicogna, H»C· Dehne,
V.P. Henri, K· Lassila, N. Lipshutz, F.N. Ndili, C. Noack, E. Remiddi,
A. Saeed, F» Strocchi, R. Van Royen and M. Zulauf, who acted as scientific
secretaries; and Miss C. Mason, who was responsible for the final typing
of all the proceedings in Geneva. A final word of acknowledgement to
all those who, in Erice and in Geneva, helped me on so many occasions and
to whom I feel very much indebted, in particular to Mrs. Mary Bell.
OPENING CEREMONY
Alla cerimonia inaugurale di apertura del corso, che ha avuto
luogo nel salone dell'Albergo Jolly in ERICE, Lunedi 27 Settembre, hanno
partecipato: 1'0η·1β Vincenzo Occhipinti in rappresentanza dell'Assembla
Regionale Siciliana, S.E. il Prefetto di Trapani Dr. G. Napoletano, il
Sindaco di ERICE Prof. A.Savalli, il Sindaco di Trapani Prof. A. Calcara,
l'Assessore Provinciale Dr. S. Garofalo, in rappresentanza del Presidente
della Provincia, il Presidente della Federazione degli Industriali
Siciliani Aw.to G. Messina, il Provveditore agli Studi Dr. G. Purpi,
il Questore di Trapani Dr. F. Lo Cascio ed altre Autorità civili e
militari.
Il Direttore della Scuola ha tenuto il discorso inaugurale di
apertura del corso. Hanno quindi preso la parola il Sindaco di Erice
ed il Chiarissimo Professore A. Pais dell'Istituto Rockeffeler di
New York.
* * *
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DISCORSO INAUGURALE DEL CHIARISSIMO PROFESSORE A. ZICHICHI,
DIRETTORE DELLA SCUOLA
Eccellenze, Onorevoli, Signore e Signori,
siamo qui riuniti stasera per celebrare l'apertura del terzo
corso della Scuola Internazionale di Fisica "Ettore Majorana" che,
come Loro sanno, è sotto gli auspici del Centro Europeo per le Ricerche
Nucleari, della NATO e del Ministero della Pubblica Istruzione. A
questo corso partecipano 91 fisici provenienti da 50 laboratori di 26
Nazioni. Figurano, tra i nomi degli studenti, scienziati di affermata
reputazione internazionale, e poiché sarebbe troppo lungo elencarli, mi
limiterò soltanto a citare i nomi delle Nazioni cui essi appartengono:
Australia, Austria, Belgio, Canada, Cecoslovachia, Finlandia, Francia,
Giappone, Repubblica Federale Tedesca, Repubblica Democratica Tedesca,
Hong Kong, India, Inghilterra, Israele, Italia, Nigeria, Norvegia,
Olanda, Pakistan, Polonia, Romania, Stati Uniti Svezia, Svizzera,
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Sud-Africa ed Ungheria.
Come molti di Loro non sanno, S.E. il Ministro Bernardo Mattarella
è uno dei maggiori sostenitori di questa nostra iniziativa e noi dobbiamo
al Suo autorevole appoggio se è possibile oggi avere in ERICE questa
attività culturale scientifica altamente qualificata. E' con profonda
gratitudine che io desidero ringraziarlo anche a nome di tutti coloro
cui stanno a cuore questi nostri tentativi di attrarre in ERICE, quindi
in Sicilia, quelle correnti del pensiero scientifico più avanzato, da
cui non ci si può isolare senza cadere in un progressivo immobilismo
intellettuale.
All1On.le Enzo Occhipinti, che ha sostenuto e che continua a
sostenere validamente presso gli organi competenti dell'Assemblea
Regionale Siciliana la nostra Scuola,vada l'espressione della nostra
più sincera riconoscenza·
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Vorrei rivolgere un vivo ringraziamento a S.E. il Ministro per
la Pubblica Istruzione, 0η·1β Prof. Luigi Gui, a S.S. 1 'Ambasciatore
Manlio Brosio, Segretario Generale della NATO, ed al Direttore Generale
del Centro Europeo per le Ricerche Nucleari, Chiarissimo Professore
Victor F. Weisskopf, per l'appoggio che essi hanno sempre voluto concedere
a questa nostra Scuola; vorrei anche ringraziare calorosamente tutti
i membri del Comitato Scientifico della Scuola ed in particolare modo
il suo Presidente, Chiarissimo Professore Gilberto Bernardini. Ci
hanno telegrafato parole di augurio e di vivo incoraggiamento Autorità
politiche e scientifiche, tra cui vorrei citare: il Presidente del
Governo Regionale, On.le F. Coniglio; l'Assessore Regionale alla
Pubblica Istruzione On.le D. Giacalone; il Rappresentante Permanente
dell'Italia presso le Organizzazioni Internazionali di Ginevra, S.E.
l'Ambasciatore Conte Giusto Giusti del Giardino« il Presidente dello
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Chiarissimo Professore Edoardo
Arnaldi, il Presidente del Comitato Regionale per le Ricerche Nucleari,
Chiarissimo Professore Sebastiano Sciuti, ed infine il Direttore del
Centro Siciliano di Fisica Nucleare, Chiarissimo Professore Italo
Federico Quercia, che ha telegrafato anche a nome delle tre Università
Siciliane.
Questa sera abbiamo l'onore di avere con noi il Professore
Schall della Segreteria Generale per gli Affari Scientifici della NATO,
qui venuto tanto gentilmente a visitarci, per testimoniare l'interesse
e l'appoggio che la NATO rivolge alla Scuola "Ettore Majorana"· Sono
qui con noi alcuni tra i nomi più prestigiosi della fisica mondiale,
che hanno tanto gentilmente accolto l'invito ad insegnare in questo
corso: il Professore John Beli di Ginevra, il Professore Nicola Cabibbo
di Ginevra, il Professore Leon Cooper della Brown University, il
Professore Paolo Franzini della Columbia University, il Professore
Abraham Pais del Rockefeller Institute di New York, il Professore
Meyer-Berkhout dell'Università di Amburgo, il Professore Jack Prentki
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del "Collège de France" di Parigi, il Professore Luigi Radicati dei
Principi di Brozolo della Scuola Normale Superiore di Pisa, il Professore
Sharp del California Institute of Technology di Pasadena, il Professore
George Snow dell'Università di Maryland, il Professore Jack Steinberger
dell'Università di Columbia ed il Professore Victor F. Weisskopf,
Direttore Generale del Centro Europeo per le Ricerche Nucleari,
Vorrei adesso illustrare brevemente il tema del corso, cercando
soprattutto di giustificare il motivo del nostro interesse in questo
settore della ricerca scientifica·
Il potenziamento della fisica delle particelle elementari ha
indubbiamento rappresentato uno degli aspetti più coerenti della politica
scientifica seguita negli ultimi decenni dalle Nazioni più avanzate nel
campo tecnico ed industriale, come l'America, la Russia, l'Inghilterra,
la Germania e la Francia. Questo interesse che le Nazioni più progredite
dal punto di vista tecnico e scientifico dedicano alla cosiddetta fisica
delle particelle elementari è determinato dalla importanza che questo
tipo di ricerca ha rispetto alla comprensione di quei fenomeni che
investono direttamente la nostra esistenza· Non bisogna dimenticare
che è la soluzione di questi problemi a determinare il progresso tecnico
delle società moderne. I lavori dei grandi scienziati degli ultimi
secoli hanno infatti determinato la trasformazione industriale della
nostra comunità. E basterebbe forse ricordare l'ultimo di questi
rivolgimenti, quello nucleare, iniziato in modo violento attraverso
l'esplosione di bombe atomiche per poi svilupparsi nelle nuove sorgenti
di energia che diverranno indubbiamente entro la fine di questo secolo
di vitale importanza per l'uomo· Mentre è difficile prevedere quale
particolare linea di ricerca sia suscettibile di applicazione più o
meno immediata, è indubbiamente certo che la comprensione dei problemi
del mondo che ci circonda è l'unica via verso il progresso della nostra
specie. Una nazione che si isoli da questa ricerca fondamentale, la
quale rappresenta la continuazione di quello che fu il pensiero
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scientifico di uomini come Galilei, Newton, Maxwell, Rutherford, Einstein
e Fermi, è destinata a ridurre la sua influenza nel mondo scientifico ad
un ruolo di marginale importanza con le naturali conseguenze politiche e
sociali· Ed infatti le distanze in questo rapido progresso del pensiero
scientifico moderno sono in continuo aumento; è come nel mondo economico
in cui chi è più ricco diventa sempre più ricco, e chi è più povero
diventa sempre più povero· Potenziare quindi le attività correlate con
lo studio dei fenomeni fondamentali che servono a farci capire la natura
che ci circonda è di importanza troppo fondamentale per essere oggetto
di dubbio. C'è pero il guaio che lo studio di quello che noi fisici
chiamiamo "fenomeni fondamentali" appare ai non iniziati uno studio avulso
dalla realtà quotidiana. Potrei dilungarmi sui nostri grandi predecessori
come Galilei, Newton, Einstein etc., i cui lavori apparivano ai loro
contemporanei come opere completamente avulse dalla realtà quotidiana,
per convincervi di quanto errato sia un tale giudizio sui fisici. Mi
limiterò invece a citarvi un solo esempio, quello del sole. L'uomo
ha vissuto su questa terra per migliaia di anni cercando di capire cosa
fosse il sole e fino a poche decine di anni fa il dilemiria sole era
difficile distinguerlo da un problema divino; infatti non si poteva
certo capire quale fosse l'origine di questa enorme sorgente di luce·
Ebbene, dopo tante migliaia di anni, è solo grazie alla fisica moderna che
adesso l'uomo pub dire di avere capito come funziona il sole: esso non
è altro che una grande candela a combustione nucleare d'idrogeno. E
questa candela non è una "bomba" grazie al fatto che esistono le
cosiddette "interazioni deboli". Se le interazioni deboli fossero
"forti", l'uomo non sarebbe mai esistito su questa nostra terra.
La problematica dei fisici moderni non è certo meno affascinante,
come adesso vedremo. Io ho recentemente letto nella stampa nazionale
degli articoli in cui si diceva che la fisica è arrivata ad un punto
morto; questo non potrebbe essere più falso; viceversa la fisica è
oggigiorno ad un punto che potrebbe risultare veramente rivoluzionario·