Википедия

Сильное взаимодействие

Си́льное ядерное взаимоде́йствие (цветово́е взаимоде́йствие, я́дерное взаимоде́йствие) — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий в физике. В сильном взаимодействии участвуют кварки и глюоны, соответствующие им античастицы и составленные из них частицы, называемые адронами (мезоны, барионы, антибарионы, тетракварки, пентакварки).

imageМезонБарионНуклонКваркЛептонЭлектронАдронАтомМолекулаФотонW- и Z-бозоныГлюонГравитонЭлектромагнитное взаимодействиеСлабое взаимодействиеСильное взаимодействиеГравитацияКвантовая электродинамикаКвантовая хромодинамикаКвантовая гравитацияЭлектрослабое взаимодействиеТеория великого объединенияТеория всегоЭлементарная частицаВеществоБозон Хиггса
Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц и теории, описывающие их взаимодействия. Элементарные частицы слева — фермионы, справа — бозоны. (Термины — гиперссылки на статьи Википедии)

Оно действует в масштабах порядка размера атомного ядра ( м) и менее, отвечая за связь между кварками в адронах и за притяжение между нуклонами (разновидность барионов, состоящая только из u и d кварков — протоны и нейтроны) в ядрах.

Пион-нуклонное взаимодействие

image
Пион-нуклонное взаимодействие и его простейшая кварковая модель

Необходимость введения понятия сильных взаимодействий возникла в 1930-х годах, когда стало ясно, что ни явление гравитационного, ни явление электромагнитного взаимодействия не могли ответить на вопрос, что связывает нуклоны в ядрах. В 1935 году японский физик Х. Юкава построил первую количественную теорию взаимодействия нуклонов, происходящего посредством обмена новыми частицами, которые сейчас известны как пи-мезоны (или пионы). Пионы были впоследствии открыты экспериментально в 1947 году.

В этой пион-нуклонной теории притяжение или отталкивание двух нуклонов описывалось как испускание пиона одним нуклоном и последующее его поглощение другим нуклоном (по аналогии с электромагнитным взаимодействием, которое описывается как обмен виртуальным фотоном). Эта теория успешно описала целый круг явлений в нуклон-нуклонных столкновениях и связанных состояниях, а также в столкновениях пионов с нуклонами. Численный коэффициент, определяющий «эффективность» испускания пиона, оказался очень большим (по сравнению с аналогичным коэффициентом для электромагнитного взаимодействия), что и определяет «силу» сильного взаимодействия.

Следствием пион-нуклонного взаимодействия между нуклонами является наличие в ядерных силах наряду с обычными силами (силы Вигнера, которые возникают в результате обмена нейтральными пионами) обменной составляющей. Если состояние двух взаимодействующих нуклонов зависит от их пространственных и спиновых координат, то существует три различных способа такого обмена:

  • нуклоны обмениваются пространственными координатами при неизменных спиновых переменных. Обусловленные таким обменом силы называются силы Майораны (обмен заряженными пионами при сохранении спина нуклонов);
  • нуклоны обмениваются спиновыми переменными при неизменных пространственных координатах. Силы между нуклонами, возникающие при таком способе обмена, получили название силы Бартлетта (обмен нейтральными пионами);
  • нуклоны одновременно обмениваются спиновыми и пространственными координатами. Возникающие при этом обменные силы носят название силы Гейзенберга (обмен заряженными пионами при изменении спина нуклонов).

Кроме этого, ядерные силы зависят от зарядовых координат и имеют тензорную составляющую.

Оператор потенциальной энергии при феноменологическом описании ядерного взаимодействия двух нуклонов при низких энергиях имеет вид:

image,

где image, image — пространственные координаты, image — операторы Паули, image — операторы изотопического спина.

Силам Майораны (обмен пространственными координатами) соответствует слагаемое с image, силам Бартлетта (обмен спиновыми переменными) соответствует слагаемое с image, силам Гейзенберга (обмен пространственными и спиновыми переменными) соответствует слагаемое с image. Кроме того, оператор image учитывает тензорное взаимодействие, image — тензорное обменное взаимодействие.

Ядерные силы

На расстояниях порядка image м величина сильного взаимодействия между нуклонами, составляющими атомное ядро, настолько велика, что позволяет практически не принимать во внимание их электромагнитное взаимодействие (отталкивание). Вообще говоря, взаимодействие нуклонов в ядре не является «элементарным»; скорее оно является таким же неизбежным следствием наличия сильного взаимодействия между частицами, например, составляющими нуклон кварками, как силы Ван-дер-Ваальса — следствием существования электромагнетизма. В хорошем приближении потенциальная функция взаимодействия двух нуклонов описывается выражением

image

в котором image — константа сильного взаимодействия, обычно полагающаяся равной image в «системе констант» фундаментальных взаимодействий, где, например, постоянная электромагнитного взаимодействия равна постоянной тонкой структуры (такая потенциальная функция называется потенциалом Юкавы). Модуль этой функции очень быстро убывает и на расстояниях бо́льших image уже ничтожно мал.

Вообще радиус ядра можно определить по приближённой формуле

image

где image — общее число нуклонов в ядре.

Отсюда можно, в частности, очень приближённо найти массу мезона как переносчика сильного взаимодействия (впервые это было сделано японским физиком Хидэки Юкавой). Для этого, однако, придётся сделать пару предположений, которые при строгом рассмотрении могут показаться безосновательными. Предположим, что мезон испускается одним нуклоном, и, совершив один «оборот» по «краю» потенциальной ямы (первое такое предположение), поглощается другим. Максимальная и, значит, наиболее вероятная длина волны его при этом image. Импульс мезона

image

где image — постоянная Планка. Если бы мы сейчас (для определения массы покоя мезона image) предположили, что она в точности равна его массе при движении в ядре, это было бы недооценкой. Точно так же, если бы мы предположили, что скорость мезона в ядре примерно равна скорости света, это было бы переоценкой. В грубом приближении будем надеяться, что, если мы положим импульс мезона равным image (image — скорость света в вакууме), обе «неточности» скомпенсируются. Тогда

image

Теперь наиболее физически оправданным будет подставить сюда image, ведь речь шла о двух нуклонах. Тогда

image кг.

Это значение составляет примерно image, где image — масса электрона. В действительности же масса мезона, являющегося переносчиком ядерного взаимодействия, составляет приблизительно image кг — результат более точных вычислений с использованием уже «более совершенных» элементов аппарата квантовой механики (хотя, вероятно, можно было бы «подобрать» экзотический мезон с массой image).

Оценить среднюю скорость нуклонов в ядерном веществе можно на основе модели ферми-газа. Объём фазового пространства, соответствующий частицам в единице объёма «физического» пространства, импульс которых image, где image — искомый предельный импульс, равен image. Разделив его на image, получим число «клеток», в которые можно поместить по два протона и по два нейтрона. Положив число протонов равным числу нейтронов, найдём

image

где image — объём ядра, получающийся из формулы для его радиуса image, где image м. В результате получаем значение ферми-импульса:

image кгimageмimageс image МэВ/c.

При таком импульсе релятивистская кинетическая энергия составляет около 30 МэВ, а скорость, соответствующая релятивистскому импульсу Ферми image, равна image, где image — скорость света (image МэВ — масса протона). Таким образом, движение нуклонов в ядре имеет релятивистский характер.

Феноменология сильных взаимодействий адронов

В 1950-е годы было открыто огромное число новых элементарных частиц, большинство из которых обладали очень малым временем жизни. Все эти частицы были сильно взаимодействующими: сечения их рассеяния друг на друге были порядка сечений взаимодействия нуклонов и пионов, и заметно превышали сечения взаимодействия с электронами.

Среди этих адронов были как мезоны, так и барионы. Они обладали различными спинами и зарядами; в их распределении по массам и в предпочитаемых проглядывалась некоторая регулярность, однако откуда она бралась — не было известно.

По аналогии с пион-нуклонным рассеянием была построена модель сильных взаимодействий этих адронов, в которой каждому типу взаимодействия, каждому типу распада соответствовала некоторая своя константа взаимодействия. Кроме того, некоторые из наблюдаемых зависимостей не удавалось объяснить, и они просто постулировались в виде «правил игры», которым подчиняются адроны (, сохранение изоспина и G-чётности, и т. д.). Несмотря на то, что в целом это описание работало, оно, безусловно, было неудовлетворительно с точки зрения теории: слишком многое приходилось постулировать, большое число свободных параметров вводилось совершенно произвольно и безо всякой структуры.

В середине 1960-х годов была обнаружена SU(3) симметрия свойств адронов, и стало понято, что принципиальных степеней свободы при «конструировании» адронов вовсе не так много. Эти степени свободы получили название кварков. Эксперименты, проведённые спустя несколько лет, продемонстрировали, что кварки — не просто абстрактные степени свободы адрона, а реальные частицы, составляющие адрон, которые несут его импульс, заряд, спин и т. д. Единственная проблема заключалась в том, как описать тот факт, что кварки не могут вылететь из адронов ни в каких реакциях.

Тем не менее, даже в отсутствие теоретически обоснованной динамической картины взаимодействия кварков, уже тот факт, что адроны — составные частицы, позволил объяснить многие из чисто эмпирических свойств адронов.

Сильные взаимодействия в КХД

В 1970-х годах была построена микроскопическая теория сильного взаимодействия кварков, которая получила название квантовая хромодинамика (КХД). Она строится следующим образом.

Постулируется, что каждый кварк обладает новым внутренним квантовым числом, условно называемым цветом. Более точно, в дополнение к уже имеющимся степеням свободы, кварку приписывается и определённый вектор состояния в комплексном трёхмерном . В духе калибровочного подхода, накладывается требование инвариантности наблюдаемых свойств нашего мира относительно унитарных вращений в цветовом пространстве кварков, то есть относительно элементов группы SU(3). (Таким образом, КХД является теорией Янга — Миллса.) Возникающее при этом калибровочное поле и описывает взаимодействие кварков. Это поле удаётся проквантовать; его кванты называются глюонами.

Поскольку каждый тип глюонов задаёт определённый вид вращения в цветовом пространстве, количество независимых глюонных полей равно размерности группы SU(3), то есть восьми. Однако все глюоны взаимодействуют со всеми кварками с одинаковой силой. По аналогии с электродинамикой, где «мощность» взаимодействия характеризуется постоянной тонкой структуры α, «мощность» сильного взаимодействия характеризуется единственной константой сильного взаимодействия image.

Подчеркнём, что глюоны взаимодействуют с цветом. Из-за того, что группа SU(3) неабелева, глюоны тоже обладают цветом, а значит, могут взаимодействовать и друг с другом: в теории появляются трёхглюонные и четырёхглюонные вершины. В этом принципиальное отличие свойств КХД от КЭД, где фотон не был заряженным, поэтому сам с собой не взаимодействовал. Заметим, что из кварков и антикварков можно составить комбинации, которые обладают «нулевым» цветом, то есть бесцветные. В такие состояния с глюонами не взаимодействуют.

Следующим важнейшим свойством КХД является антиэкранировка заряда. Групповые свойства SU(3) приводят к тому, что константа связи сильного взаимодействия image уменьшается с уменьшением расстояния между кварками и растёт при удалении кварков друг от друга.

Первая из этих зависимостей приводит к асимптотической свободе: кварки, пролетающие на очень малых расстояниях друг от друга, можно в первом приближении считать невзаимодействующими.

Обратная сторона медали: конфайнмент (пленение) кварков. Это значит, что кварки не могут удалиться друг от друга на расстояние, заметно превышающее некоторый радиус конфайнмента (порядка 1 фм). Однако два бесцветных состояния могут удалиться друг от друга на произвольное расстояние, поскольку глюонные поля их не удерживают. В результате получается, что в реальном мире наблюдаются не свободные кварки, а их бесцветные комбинации, которые и отождествляются с адронами.

Будучи удалёнными на расстояние, превышающее радиус конфайнмента, адроны всё же могут взаимодействовать, однако уже не за счёт обмена глюонами, а за счёт обмена другими адронами. В частности, при низких энергиях наиболее сильным оказывается взаимодействие через обмен пи-мезонами (см. выше). Такое взаимодействие (которое и удерживает нуклоны в ядрах), тоже по традиции называется сильным. Однако надо понимать, что это — «остаточное» сильное взаимодействие, аналогичное ван-дер-ваальсовому взаимодействию нейтральных атомов.

Квантовая хромодинамика в настоящее время считается лучшей теорией для описания сильного взаимодействия, несмотря на существующие трудности в её применении для точных расчётов. Эти трудности связаны с математической сложностью теории на низких энергиях, где методы пертурбативной теории оказываются неэффективными. Тем не менее, КХД остаётся основополагающей теорией, описывающей взаимодействия кварков и глюонов, и является фундаментальной частью Стандартной модели физики элементарных частиц.

Сильные взаимодействия в высокоэнергетических реакциях

Имеется целый ряд высокоэнергетических процессов столкновения адронов, в которых отсутствует жёсткий масштаб, из-за чего вычисления по теории возмущений в рамках КХД перестают быть надёжными. Среди таких реакций — полные сечения столкновения адронов, упругое рассеяние адронов на небольшие углы, . С точки зрения кинематики, в таких реакциях достаточно большой является только полная энергия сталкивающихся частиц в их системе покоя, но не переданный импульс.

Начиная с 1960-х годов, основные свойства таких реакций успешно описываются феноменологическим подходом, основанным на теории Редже. В рамках этой теории, высокоэнергетическое рассеяние адронов происходит за счёт обмена некоторыми составными объектами — реджеонами. Наиболее важным реджеоном в этой теории является померон — единственный реджеон, вклад которого в сечение рассеяния не уменьшается с энергией.

В 1970-х годах оказалось, что многие свойства реджеонов можно вывести и из квантовой хромодинамики. Соответствующий подход в КХД называется подходом  — Фадина — Кураева — Липатова ().

Текущее состояние в теории сильных взаимодействий

Теоретическое описание сильных взаимодействий — одна из наиболее разработанных и вместе с тем бурно развивающихся областей теоретической физики элементарных частиц. Несмотря на то, что фундаментальная природа сильных взаимодействий понята (цветовое взаимодействие между кварками и глюонами, описываемое квантовой хромодинамикой), математические законы, выражающие её, очень сложны, и потому во многих конкретных случаях вычисления из первых принципов оказываются (пока что) невозможными. В результате возникает эклектическая картина: рядом с математически строгими вычислениями соседствуют полуколичественные подходы, основанные на квантовомеханической интуиции, которые, однако, прекрасно описывают экспериментальные данные.

Наметим общую структуру современной теории сильных взаимодействий. Прежде всего, фундаментом теории сильных взаимодействий является квантовая хромодинамика. В этой теории фундаментальными степенями свободы являются кварки и глюоны, лагранжиан их взаимодействия известен. Подходы к описанию сильного взаимодействия существенно зависят от того, какой именно объект изучается. Можно выделить следующие основные группы:

  • жёсткие адронные реакции, в которых основную роль играют именно кварки и глюоны и которые хорошо описываются теорией возмущений в КХД;
  • полужёсткие реакции, в которых для разумного описания приходится учитывать бесконечное число членов ряда теории возмущений, и в определённых предельных случаях это удаётся сделать.
  • низкоэнергетические (мягкие) адронные реакции, в которых более разумными степенями свободы становятся связанные состояния кварков (адроны) и изучаются законы взаимодействия.
  • статические свойства адронов, в которых, в зависимости от конкретного случая, могут использоваться разные подходы.

Ниже кратко охарактеризованы методы теории сильных взаимодействий в каждом случае (часть разделов запланирована).

Жёсткие адронные реакции

Все открытые до сих пор адроны укладываются в стандартную картину, в которой они являются бесцветными составными частицами, построенными из кварков и антикварков. Характерные энергии, связанные с этой внутренней кварковой структурой (то есть характерные энергии связи в потенциальных моделях) порядка image ГэВ. Возникает естественная классификация процессов столкновений адронов:

  • если передача импульса существенно меньше image, то динамика внутренних степеней свободы адронов несущественна, и можно переформулировать теорию в виде эффективной адронной теории.
  • если же передача импульса при рассеянии существенно больше этой величины, то речь идёт о жёсткой адронной реакции.

В этом случае речь идет о том, что с хорошей точностью адроны можно считать слабосвязанными, и рассеяние происходит между отдельными составляющими быстро движущихся адронов — партонами. Такое поведение называется асимптотической свободой и связано оно прежде всего с убыванием константы сильного взаимодействия при увеличении передачи импульса (именно за открытие этого явления была присуждена Нобелевская премия по физике за 2004 год).

Партонная картина

Благодаря свойству асимптотической свободы высокоэнергетический адрон можно считать системой слабо взаимодействующих (а в нулевом приближении, вообще не взаимодействующих) объектов, получивших название партоны. Жёсткая реакция столкновения адронов A и B в этом случае рассматривается как жёсткое столкновение двух партонов (i и j соответственно). Сечение такой реакции можно записать как

image

Здесь image обозначает плотность партонов типа i в адроне A, несущих долю импульса image этого адрона. Сущность приближения коллинеарной факторизации заключается в том, что партонные плотности в этом выражении не зависят от того, какую именно реакцию мы рассматриваем, а при вычислении сечения столкновения двух партонов image оба партона считаются реальными (а не виртуальными). Такое приближение хорошо работает именно в области жёстких столкновений.

Партонная структура высокоэнергетических адронов сложнее кварковой структуры тех же адронов, но находящихся в покое. При ускорении, переводящим покоящийся адрон в быстро движущийся, не только изменяется распределение исходных («валентных») кварков по импульсам, но и генерируются глюоны, а также кварк-антикварковые пары (так называемые «морские кварки»).

Все эти партоны обладают своей долей суммарного импульса адрона, а также дают вклад в общий спин адрона. Уже при энергиях адронов в несколько ГэВ, глюоны переносят уже примерно половину всего импульса протона; с дальнейшим ростом энергии эта доля только возрастает.

Уравнение эволюции партонных плотностей

Динамически связанная система (а точнее, её фоковский вектор состояния) не является инвариантной относительно преобразований Лоренца, поэтому переходя в другую систему отсчёта, мы наблюдаем изменение состава адрона. Можно условно сказать, что глюонный компонент появляется при высоких энергиях из той силы, что удерживала кварки в покоящемся адроне. Из этого становится понятно, что вычислить партонные плотности из первых принципов пока не представляется возможным, поскольку в КХД до сих пор не решена общая проблема связанных состояний. Однако в рамках теории возмущений в КХД можно выписать уравнение эволюции партонных плотностей при увеличении жёсткого параметра (как правило, квадрата переданного импульса). Это уравнение носит название уравнения Докшицера — Грибова — Липатова — Альтарелли — Паризи (уравнение ДГЛАП).

КХД на решётке

Квантовая хромодинамика на решётке — непертурбативный подход к квантовохромодинамическим расчётам, основанный на замене непрерывного пространства-времени дискретной евклидовой пространственно-временной решёткой и моделировании происходящих процессов с помощью метода Монте-Карло. Такие расчёты требуют использования мощных суперкомпьютеров, однако позволяют с достаточно высокой точностью рассчитывать параметры, вычисление которых аналитическими методами невозможно. Например, расчёт массы протона дал величину, отличающуюся от реальной менее чем на 2 %. КХД на решётке также позволяет с приемлемой точностью рассчитывать и массы других, в том числе и ещё не открытых адронов, что облегчает их поиск. При этом подходе к КХД сохраняется калибровочная инвариантность.Такая формулировка была предложена Вильсоном в 1974 году.

В 2010 году с помощью решёточных расчётов была резко уточнена оценка массы u и d-кварков: погрешность снижена с 30 % до 1,5 %.

Примечания

  1. Паули В. Мезонная теория ядерных сил. — М.: ИЛ, 1952
  2. Бете Г., Гофман Ф. Мезоны и поля. Т. 2. — М.: ИЛ, 1957
  3. А. Соколов, Д. Иваненко Классическая теория поля. — М.: Гостехиздат, 1951
  4. Соколов А. А., Иваненко Д. Д. Квантовая теория поля. — М.: Гостехиздат, 1951
  5. Маляров В. В. Основы теории атомного ядра. — М.: Наука, 1959. — С. 177, 182, 198
  6. Бете Г., Моррисон Ф. Элементарная теория ядра. — М.: Иностранная литература, 1958. — С. 207—209. — 352 с.
  7. N. Schwierz, I. Wiedenheover, A. Volya, Parameterization of the Woods-Saxon Potential for Shell-Model Calculations (2008), arXiv:0709.3525v1 [nucl-th]. Архивная копия от 25 ноября 2021 на Wayback Machine.
  8. A. Schmidt, J. R. Pybus, R. Weiss, E. P. Segarra, A. Hrnjic, A. Denniston, O. Hen, E. Piasetzky, L. B. Weinstein, N. Barnea, M. Strikman, A. Larionov, D. Higinbotham & The CLAS Collaboration Probing the core of the strong nuclear interaction Архивная копия от 1 марта 2020 на Wayback Machine // Nature, volume 578, pages 540—544(2020)
  9. S. Dürr, Z. Fodor, J. Frison, C. Hoelbling, R. Hoffmann, S. D. Katz, S. Krieg, T. Kurth, L. Lellouch, T. Lippert, K. K. Szabo, and G. Vulvert. Ab Initio Determination of Light Hadron Masses (англ.) // Science. — 2008. — 21 November (vol. 322, no. 5905). — P. 1224—1227. — doi:10.1126/science.1163233. — Bibcode: 2008Sci...322.1224D. — PMID 19023076.
  10. Учёные подтвердили знаменитую формулу Эйнштейна. Membrana (24 ноября 2008). Дата обращения: 1 марта 2012. Архивировано из оригинала 27 мая 2012 года.
  11. Kenneth G. Wilson. Confinement of quarks // Physical Review D. — 1974-10-15. — Т. 10, вып. 8. — С. 2445–2459. — doi:10.1103/PhysRevD.10.2445. Архивировано 13 января 2022 года.
  12. Легчайшие кварки взвешены с невероятной точностью. Membrana (7 апреля 2010). Дата обращения: 1 марта 2012. Архивировано из оригинала 27 мая 2012 года.

Литература

  • Окунь Л. Б. Лептоны и кварки. — М.: Едиториал УРСС, 2005. — ISBN 5-354-01084-5.
  • H. Leutwyler. On the history of the strong interaction (англ.) // Lectures given at the International School of Subnuclear Physics Erice. — 2012. — arXiv:1211.6777.

Ссылки

  • Д. И. Вайсбурд. Общая физика.Нетрадиционный курс С. 33—34, 62—63. lib.tpu.ru и Издательство Томского политехнического университета (2010). — ISBN 978-5-98298-665-8, УДК 53 (075.8), ББК 22. 3я73. Дата обращения: 30 ноября 2012. Архивировано 1 декабря 2012 года.
  • Артур Давидович Чернин. Физика времени С. 149. Google и Издательство Терра (2008). — ISBN 5275016131, 9785275016130, УДК 52, ББК 22,61, 318 страниц всего. Дата обращения: 10 декабря 2012.
  • J. R. Christman. MISN-0-280: The Strong Interaction. на сайте Project PHYSNET (2001). Дата обращения: 28 апреля 2011. Архивировано 22 августа 2011 года.
  • Видео Лекции: Теория электрослабых взаимодействий (профессор Черняк В. Л., 2013 г.)

Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Сильное взаимодействие, Что такое Сильное взаимодействие? Что означает Сильное взаимодействие?

Zapros Yadernye sily perenapravlyaetsya syuda o voennom znachenii termina sm Yadernoe oruzhie Slovo Vzaimodejstvie imeet i drugie znacheniya Si lnoe yadernoe vzaimode jstvie cvetovo e vzaimode jstvie ya dernoe vzaimode jstvie odno iz chetyryoh fundamentalnyh vzaimodejstvij v fizike V silnom vzaimodejstvii uchastvuyut kvarki i glyuony sootvetstvuyushie im antichasticy i sostavlennye iz nih chasticy nazyvaemye adronami mezony bariony antibariony tetrakvarki pentakvarki Kratkij obzor razlichnyh semejstv elementarnyh i sostavnyh chastic i teorii opisyvayushie ih vzaimodejstviya Elementarnye chasticy sleva fermiony sprava bozony Terminy giperssylki na stati Vikipedii Ono dejstvuet v masshtabah poryadka razmera atomnogo yadra 10 15 displaystyle 10 15 m i menee otvechaya za svyaz mezhdu kvarkami v adronah i za prityazhenie mezhdu nuklonami raznovidnost barionov sostoyashaya tolko iz u i d kvarkov protony i nejtrony v yadrah Pion nuklonnoe vzaimodejstviePion nuklonnoe vzaimodejstvie i ego prostejshaya kvarkovaya model Neobhodimost vvedeniya ponyatiya silnyh vzaimodejstvij voznikla v 1930 h godah kogda stalo yasno chto ni yavlenie gravitacionnogo ni yavlenie elektromagnitnogo vzaimodejstviya ne mogli otvetit na vopros chto svyazyvaet nuklony v yadrah V 1935 godu yaponskij fizik H Yukava postroil pervuyu kolichestvennuyu teoriyu vzaimodejstviya nuklonov proishodyashego posredstvom obmena novymi chasticami kotorye sejchas izvestny kak pi mezony ili piony Piony byli vposledstvii otkryty eksperimentalno v 1947 godu V etoj pion nuklonnoj teorii prityazhenie ili ottalkivanie dvuh nuklonov opisyvalos kak ispuskanie piona odnim nuklonom i posleduyushee ego pogloshenie drugim nuklonom po analogii s elektromagnitnym vzaimodejstviem kotoroe opisyvaetsya kak obmen virtualnym fotonom Eta teoriya uspeshno opisala celyj krug yavlenij v nuklon nuklonnyh stolknoveniyah i svyazannyh sostoyaniyah a takzhe v stolknoveniyah pionov s nuklonami Chislennyj koefficient opredelyayushij effektivnost ispuskaniya piona okazalsya ochen bolshim po sravneniyu s analogichnym koefficientom dlya elektromagnitnogo vzaimodejstviya chto i opredelyaet silu silnogo vzaimodejstviya Sledstviem pion nuklonnogo vzaimodejstviya mezhdu nuklonami yavlyaetsya nalichie v yadernyh silah naryadu s obychnymi silami sily Vignera kotorye voznikayut v rezultate obmena nejtralnymi pionami obmennoj sostavlyayushej Esli sostoyanie dvuh vzaimodejstvuyushih nuklonov zavisit ot ih prostranstvennyh i spinovyh koordinat to sushestvuet tri razlichnyh sposoba takogo obmena nuklony obmenivayutsya prostranstvennymi koordinatami pri neizmennyh spinovyh peremennyh Obuslovlennye takim obmenom sily nazyvayutsya sily Majorany obmen zaryazhennymi pionami pri sohranenii spina nuklonov nuklony obmenivayutsya spinovymi peremennymi pri neizmennyh prostranstvennyh koordinatah Sily mezhdu nuklonami voznikayushie pri takom sposobe obmena poluchili nazvanie sily Bartletta obmen nejtralnymi pionami nuklony odnovremenno obmenivayutsya spinovymi i prostranstvennymi koordinatami Voznikayushie pri etom obmennye sily nosyat nazvanie sily Gejzenberga obmen zaryazhennymi pionami pri izmenenii spina nuklonov Krome etogo yadernye sily zavisyat ot zaryadovyh koordinat i imeyut tenzornuyu sostavlyayushuyu Operator potencialnoj energii pri fenomenologicheskom opisanii yadernogo vzaimodejstviya dvuh nuklonov pri nizkih energiyah imeet vid V r1 r2 s1 s2 t1 t2 U1 r U2 r s1 s2 U3 r S12 t1 t2 U4 r U5 r s1 s2 U6 r S12 displaystyle V vec r 1 vec r 2 hat sigma 1 hat sigma 2 hat tau 1 hat tau 2 U 1 vec r U 2 vec r hat sigma 1 hat sigma 2 U 3 vec r S 12 hat tau 1 hat tau 2 left U 4 vec r U 5 vec r hat sigma 1 hat sigma 2 U 6 vec r S 12 right gde r r1 r2 displaystyle r r 1 r 2 r1 r2 displaystyle vec r 1 vec r 2 prostranstvennye koordinaty s1 s2 displaystyle hat sigma 1 hat sigma 2 operatory Pauli t1 t2 displaystyle hat tau 1 hat tau 2 operatory izotopicheskogo spina Silam Majorany obmen prostranstvennymi koordinatami sootvetstvuet slagaemoe s s1 s2 t1 t2 displaystyle hat sigma 1 hat sigma 2 hat tau 1 hat tau 2 silam Bartletta obmen spinovymi peremennymi sootvetstvuet slagaemoe s s1 s2 displaystyle hat sigma 1 hat sigma 2 silam Gejzenberga obmen prostranstvennymi i spinovymi peremennymi sootvetstvuet slagaemoe s t1 t2 displaystyle hat tau 1 hat tau 2 Krome togo operator S12 displaystyle S 12 uchityvaet tenzornoe vzaimodejstvie t1 t2 S12 displaystyle hat tau 1 hat tau 2 S 12 tenzornoe obmennoe vzaimodejstvie Yadernye silyNa rasstoyaniyah poryadka r0 10 15 displaystyle r 0 approx 10 15 m velichina silnogo vzaimodejstviya mezhdu nuklonami sostavlyayushimi atomnoe yadro nastolko velika chto pozvolyaet prakticheski ne prinimat vo vnimanie ih elektromagnitnoe vzaimodejstvie ottalkivanie Voobshe govorya vzaimodejstvie nuklonov v yadre ne yavlyaetsya elementarnym skoree ono yavlyaetsya takim zhe neizbezhnym sledstviem nalichiya silnogo vzaimodejstviya mezhdu chasticami naprimer sostavlyayushimi nuklon kvarkami kak sily Van der Vaalsa sledstviem sushestvovaniya elektromagnetizma V horoshem priblizhenii potencialnaya funkciya vzaimodejstviya dvuh nuklonov opisyvaetsya vyrazheniem U r kexp r r0 r displaystyle U r k frac exp r r 0 r v kotorom k displaystyle k konstanta silnogo vzaimodejstviya obychno polagayushayasya ravnoj 1 displaystyle 1 v sisteme konstant fundamentalnyh vzaimodejstvij gde naprimer postoyannaya elektromagnitnogo vzaimodejstviya ravna postoyannoj tonkoj struktury takaya potencialnaya funkciya nazyvaetsya potencialom Yukavy Modul etoj funkcii ochen bystro ubyvaet i na rasstoyaniyah bo lshih r0 displaystyle r 0 uzhe nichtozhno mal Voobshe radius yadra mozhno opredelit po priblizhyonnoj formule R r0A1 3 displaystyle R r 0 A 1 3 gde A displaystyle A obshee chislo nuklonov v yadre Otsyuda mozhno v chastnosti ochen priblizhyonno najti massu mezona kak perenoschika silnogo vzaimodejstviya vpervye eto bylo sdelano yaponskim fizikom Hideki Yukavoj Dlya etogo odnako pridyotsya sdelat paru predpolozhenij kotorye pri strogom rassmotrenii mogut pokazatsya bezosnovatelnymi Predpolozhim chto mezon ispuskaetsya odnim nuklonom i sovershiv odin oborot po krayu potencialnoj yamy pervoe takoe predpolozhenie pogloshaetsya drugim Maksimalnaya i znachit naibolee veroyatnaya dlina volny ego pri etom l 2pr0A1 3 displaystyle lambda 2 pi r 0 A 1 3 Impuls mezona pm h2pr0A1 3 displaystyle p m frac h 2 pi r 0 A 1 3 gde h displaystyle h postoyannaya Planka Esli by my sejchas dlya opredeleniya massy pokoya mezona mm displaystyle m m predpolozhili chto ona v tochnosti ravna ego masse pri dvizhenii v yadre eto bylo by nedoocenkoj Tochno tak zhe esli by my predpolozhili chto skorost mezona v yadre primerno ravna skorosti sveta eto bylo by pereocenkoj V grubom priblizhenii budem nadeyatsya chto esli my polozhim impuls mezona ravnym mmc displaystyle m m c c displaystyle c skorost sveta v vakuume obe netochnosti skompensiruyutsya Togda mm h2pcr0A1 3 displaystyle m m frac h 2 pi cr 0 A 1 3 Teper naibolee fizicheski opravdannym budet podstavit syuda A 2 displaystyle A 2 ved rech shla o dvuh nuklonah Togda mm h2pcr021 3 2 8 10 28 displaystyle m m frac h 2 pi cr 0 2 1 3 approx 2 8 times 10 28 kg Eto znachenie sostavlyaet primerno 306 5me displaystyle 306 5 m e gde me displaystyle m e massa elektrona V dejstvitelnosti zhe massa mezona yavlyayushegosya perenoschikom yadernogo vzaimodejstviya sostavlyaet priblizitelno mm real 273me 2 26 10 28 displaystyle m m text real approx 273 m e approx 2 26 times 10 28 kg rezultat bolee tochnyh vychislenij s ispolzovaniem uzhe bolee sovershennyh elementov apparata kvantovoj mehaniki hotya veroyatno mozhno bylo by podobrat ekzoticheskij mezon s massoj 306 5me displaystyle 306 5 m e Ocenit srednyuyu skorost nuklonov v yadernom veshestve mozhno na osnove modeli fermi gaza Obyom fazovogo prostranstva sootvetstvuyushij chasticam v edinice obyoma fizicheskogo prostranstva impuls kotoryh p p0 displaystyle p leqslant p 0 gde p0 displaystyle p 0 iskomyj predelnyj impuls raven 4pp03 3 displaystyle 4 pi p 0 3 3 Razdeliv ego na h3 displaystyle h 3 poluchim chislo kletok v kotorye mozhno pomestit po dva protona i po dva nejtrona Polozhiv chislo protonov ravnym chislu nejtronov najdyom 44p3 p0h 3 AV displaystyle 4 frac 4 pi 3 left frac p 0 h right 3 frac A V gde V displaystyle V obyom yadra poluchayushijsya iz formuly dlya ego radiusa R r0A1 3 displaystyle R r 0 A 1 3 gde r0 1 23 10 15 displaystyle r 0 sim 1 23 times 10 15 m V rezultate poluchaem znachenie fermi impulsa p0 3Ap22V 1 3h2p 9p8 1 3h2pr0 1 52ℏr0 1 3 10 19 displaystyle p 0 left frac 3A pi 2 2V right 1 3 frac h 2 pi left frac 9 pi 8 right 1 3 frac h 2 pi r 0 approx 1 52 frac hbar r 0 approx 1 3 times 10 19 kg displaystyle cdot m displaystyle s 244 displaystyle approx 244 MeV c Pri takom impulse relyativistskaya kineticheskaya energiya sostavlyaet okolo 30 MeV a skorost sootvetstvuyushaya relyativistskomu impulsu Fermi p0 mpv 1 v2 c2 displaystyle p 0 m p v sqrt 1 v 2 c 2 ravna v c 4 displaystyle v approx c 4 gde c displaystyle c skorost sveta mp 938 displaystyle m p approx 938 MeV massa protona Takim obrazom dvizhenie nuklonov v yadre imeet relyativistskij harakter Fenomenologiya silnyh vzaimodejstvij adronovV 1950 e gody bylo otkryto ogromnoe chislo novyh elementarnyh chastic bolshinstvo iz kotoryh obladali ochen malym vremenem zhizni Vse eti chasticy byli silno vzaimodejstvuyushimi secheniya ih rasseyaniya drug na druge byli poryadka sechenij vzaimodejstviya nuklonov i pionov i zametno prevyshali secheniya vzaimodejstviya s elektronami Sredi etih adronov byli kak mezony tak i bariony Oni obladali razlichnymi spinami i zaryadami v ih raspredelenii po massam i v predpochitaemyh proglyadyvalas nekotoraya regulyarnost odnako otkuda ona bralas ne bylo izvestno Po analogii s pion nuklonnym rasseyaniem byla postroena model silnyh vzaimodejstvij etih adronov v kotoroj kazhdomu tipu vzaimodejstviya kazhdomu tipu raspada sootvetstvovala nekotoraya svoya konstanta vzaimodejstviya Krome togo nekotorye iz nablyudaemyh zavisimostej ne udavalos obyasnit i oni prosto postulirovalis v vide pravil igry kotorym podchinyayutsya adrony sohranenie izospina i G chyotnosti i t d Nesmotrya na to chto v celom eto opisanie rabotalo ono bezuslovno bylo neudovletvoritelno s tochki zreniya teorii slishkom mnogoe prihodilos postulirovat bolshoe chislo svobodnyh parametrov vvodilos sovershenno proizvolno i bezo vsyakoj struktury V seredine 1960 h godov byla obnaruzhena SU 3 simmetriya svojstv adronov i stalo ponyato chto principialnyh stepenej svobody pri konstruirovanii adronov vovse ne tak mnogo Eti stepeni svobody poluchili nazvanie kvarkov Eksperimenty provedyonnye spustya neskolko let prodemonstrirovali chto kvarki ne prosto abstraktnye stepeni svobody adrona a realnye chasticy sostavlyayushie adron kotorye nesut ego impuls zaryad spin i t d Edinstvennaya problema zaklyuchalas v tom kak opisat tot fakt chto kvarki ne mogut vyletet iz adronov ni v kakih reakciyah Tem ne menee dazhe v otsutstvie teoreticheski obosnovannoj dinamicheskoj kartiny vzaimodejstviya kvarkov uzhe tot fakt chto adrony sostavnye chasticy pozvolil obyasnit mnogie iz chisto empiricheskih svojstv adronov Silnye vzaimodejstviya v KHDV 1970 h godah byla postroena mikroskopicheskaya teoriya silnogo vzaimodejstviya kvarkov kotoraya poluchila nazvanie kvantovaya hromodinamika KHD Ona stroitsya sleduyushim obrazom Postuliruetsya chto kazhdyj kvark obladaet novym vnutrennim kvantovym chislom uslovno nazyvaemym cvetom Bolee tochno v dopolnenie k uzhe imeyushimsya stepenyam svobody kvarku pripisyvaetsya i opredelyonnyj vektor sostoyaniya v kompleksnom tryohmernom V duhe kalibrovochnogo podhoda nakladyvaetsya trebovanie invariantnosti nablyudaemyh svojstv nashego mira otnositelno unitarnyh vrashenij v cvetovom prostranstve kvarkov to est otnositelno elementov gruppy SU 3 Takim obrazom KHD yavlyaetsya teoriej Yanga Millsa Voznikayushee pri etom kalibrovochnoe pole i opisyvaet vzaimodejstvie kvarkov Eto pole udayotsya prokvantovat ego kvanty nazyvayutsya glyuonami Poskolku kazhdyj tip glyuonov zadayot opredelyonnyj vid vrasheniya v cvetovom prostranstve kolichestvo nezavisimyh glyuonnyh polej ravno razmernosti gruppy SU 3 to est vosmi Odnako vse glyuony vzaimodejstvuyut so vsemi kvarkami s odinakovoj siloj Po analogii s elektrodinamikoj gde moshnost vzaimodejstviya harakterizuetsya postoyannoj tonkoj struktury a moshnost silnogo vzaimodejstviya harakterizuetsya edinstvennoj konstantoj silnogo vzaimodejstviya as displaystyle alpha s Podcherknyom chto glyuony vzaimodejstvuyut s cvetom Iz za togo chto gruppa SU 3 neabeleva glyuony tozhe obladayut cvetom a znachit mogut vzaimodejstvovat i drug s drugom v teorii poyavlyayutsya tryohglyuonnye i chetyryohglyuonnye vershiny V etom principialnoe otlichie svojstv KHD ot KED gde foton ne byl zaryazhennym poetomu sam s soboj ne vzaimodejstvoval Zametim chto iz kvarkov i antikvarkov mozhno sostavit kombinacii kotorye obladayut nulevym cvetom to est bescvetnye V takie sostoyaniya s glyuonami ne vzaimodejstvuyut Sleduyushim vazhnejshim svojstvom KHD yavlyaetsya antiekranirovka zaryada Gruppovye svojstva SU 3 privodyat k tomu chto konstanta svyazi silnogo vzaimodejstviya as displaystyle alpha s umenshaetsya s umensheniem rasstoyaniya mezhdu kvarkami i rastyot pri udalenii kvarkov drug ot druga Pervaya iz etih zavisimostej privodit k asimptoticheskoj svobode kvarki proletayushie na ochen malyh rasstoyaniyah drug ot druga mozhno v pervom priblizhenii schitat nevzaimodejstvuyushimi Obratnaya storona medali konfajnment plenenie kvarkov Eto znachit chto kvarki ne mogut udalitsya drug ot druga na rasstoyanie zametno prevyshayushee nekotoryj radius konfajnmenta poryadka 1 fm Odnako dva bescvetnyh sostoyaniya mogut udalitsya drug ot druga na proizvolnoe rasstoyanie poskolku glyuonnye polya ih ne uderzhivayut V rezultate poluchaetsya chto v realnom mire nablyudayutsya ne svobodnye kvarki a ih bescvetnye kombinacii kotorye i otozhdestvlyayutsya s adronami Buduchi udalyonnymi na rasstoyanie prevyshayushee radius konfajnmenta adrony vsyo zhe mogut vzaimodejstvovat odnako uzhe ne za schyot obmena glyuonami a za schyot obmena drugimi adronami V chastnosti pri nizkih energiyah naibolee silnym okazyvaetsya vzaimodejstvie cherez obmen pi mezonami sm vyshe Takoe vzaimodejstvie kotoroe i uderzhivaet nuklony v yadrah tozhe po tradicii nazyvaetsya silnym Odnako nado ponimat chto eto ostatochnoe silnoe vzaimodejstvie analogichnoe van der vaalsovomu vzaimodejstviyu nejtralnyh atomov Kvantovaya hromodinamika v nastoyashee vremya schitaetsya luchshej teoriej dlya opisaniya silnogo vzaimodejstviya nesmotrya na sushestvuyushie trudnosti v eyo primenenii dlya tochnyh raschyotov Eti trudnosti svyazany s matematicheskoj slozhnostyu teorii na nizkih energiyah gde metody perturbativnoj teorii okazyvayutsya neeffektivnymi Tem ne menee KHD ostayotsya osnovopolagayushej teoriej opisyvayushej vzaimodejstviya kvarkov i glyuonov i yavlyaetsya fundamentalnoj chastyu Standartnoj modeli fiziki elementarnyh chastic Silnye vzaimodejstviya v vysokoenergeticheskih reakciyahImeetsya celyj ryad vysokoenergeticheskih processov stolknoveniya adronov v kotoryh otsutstvuet zhyostkij masshtab iz za chego vychisleniya po teorii vozmushenij v ramkah KHD perestayut byt nadyozhnymi Sredi takih reakcij polnye secheniya stolknoveniya adronov uprugoe rasseyanie adronov na nebolshie ugly S tochki zreniya kinematiki v takih reakciyah dostatochno bolshoj yavlyaetsya tolko polnaya energiya stalkivayushihsya chastic v ih sisteme pokoya no ne peredannyj impuls Nachinaya s 1960 h godov osnovnye svojstva takih reakcij uspeshno opisyvayutsya fenomenologicheskim podhodom osnovannym na teorii Redzhe V ramkah etoj teorii vysokoenergeticheskoe rasseyanie adronov proishodit za schyot obmena nekotorymi sostavnymi obektami redzheonami Naibolee vazhnym redzheonom v etoj teorii yavlyaetsya pomeron edinstvennyj redzheon vklad kotorogo v sechenie rasseyaniya ne umenshaetsya s energiej V 1970 h godah okazalos chto mnogie svojstva redzheonov mozhno vyvesti i iz kvantovoj hromodinamiki Sootvetstvuyushij podhod v KHD nazyvaetsya podhodom Fadina Kuraeva Lipatova Tekushee sostoyanie v teorii silnyh vzaimodejstvijTeoreticheskoe opisanie silnyh vzaimodejstvij odna iz naibolee razrabotannyh i vmeste s tem burno razvivayushihsya oblastej teoreticheskoj fiziki elementarnyh chastic Nesmotrya na to chto fundamentalnaya priroda silnyh vzaimodejstvij ponyata cvetovoe vzaimodejstvie mezhdu kvarkami i glyuonami opisyvaemoe kvantovoj hromodinamikoj matematicheskie zakony vyrazhayushie eyo ochen slozhny i potomu vo mnogih konkretnyh sluchayah vychisleniya iz pervyh principov okazyvayutsya poka chto nevozmozhnymi V rezultate voznikaet eklekticheskaya kartina ryadom s matematicheski strogimi vychisleniyami sosedstvuyut polukolichestvennye podhody osnovannye na kvantovomehanicheskoj intuicii kotorye odnako prekrasno opisyvayut eksperimentalnye dannye Nametim obshuyu strukturu sovremennoj teorii silnyh vzaimodejstvij Prezhde vsego fundamentom teorii silnyh vzaimodejstvij yavlyaetsya kvantovaya hromodinamika V etoj teorii fundamentalnymi stepenyami svobody yavlyayutsya kvarki i glyuony lagranzhian ih vzaimodejstviya izvesten Podhody k opisaniyu silnogo vzaimodejstviya sushestvenno zavisyat ot togo kakoj imenno obekt izuchaetsya Mozhno vydelit sleduyushie osnovnye gruppy zhyostkie adronnye reakcii v kotoryh osnovnuyu rol igrayut imenno kvarki i glyuony i kotorye horosho opisyvayutsya teoriej vozmushenij v KHD poluzhyostkie reakcii v kotoryh dlya razumnogo opisaniya prihoditsya uchityvat beskonechnoe chislo chlenov ryada teorii vozmushenij i v opredelyonnyh predelnyh sluchayah eto udayotsya sdelat nizkoenergeticheskie myagkie adronnye reakcii v kotoryh bolee razumnymi stepenyami svobody stanovyatsya svyazannye sostoyaniya kvarkov adrony i izuchayutsya zakony vzaimodejstviya staticheskie svojstva adronov v kotoryh v zavisimosti ot konkretnogo sluchaya mogut ispolzovatsya raznye podhody Nizhe kratko oharakterizovany metody teorii silnyh vzaimodejstvij v kazhdom sluchae chast razdelov zaplanirovana Zhyostkie adronnye reakcii Osnovnaya statya Zhyostkie adronnye reakcii Vse otkrytye do sih por adrony ukladyvayutsya v standartnuyu kartinu v kotoroj oni yavlyayutsya bescvetnymi sostavnymi chasticami postroennymi iz kvarkov i antikvarkov Harakternye energii svyazannye s etoj vnutrennej kvarkovoj strukturoj to est harakternye energii svyazi v potencialnyh modelyah poryadka Q0 1 displaystyle Q 0 1 GeV Voznikaet estestvennaya klassifikaciya processov stolknovenij adronov esli peredacha impulsa sushestvenno menshe Q0 displaystyle Q 0 to dinamika vnutrennih stepenej svobody adronov nesushestvenna i mozhno pereformulirovat teoriyu v vide effektivnoj adronnoj teorii esli zhe peredacha impulsa pri rasseyanii sushestvenno bolshe etoj velichiny to rech idyot o zhyostkoj adronnoj reakcii V etom sluchae rech idet o tom chto s horoshej tochnostyu adrony mozhno schitat slabosvyazannymi i rasseyanie proishodit mezhdu otdelnymi sostavlyayushimi bystro dvizhushihsya adronov partonami Takoe povedenie nazyvaetsya asimptoticheskoj svobodoj i svyazano ono prezhde vsego s ubyvaniem konstanty silnogo vzaimodejstviya pri uvelichenii peredachi impulsa imenno za otkrytie etogo yavleniya byla prisuzhdena Nobelevskaya premiya po fizike za 2004 god Partonnaya kartina Blagodarya svojstvu asimptoticheskoj svobody vysokoenergeticheskij adron mozhno schitat sistemoj slabo vzaimodejstvuyushih a v nulevom priblizhenii voobshe ne vzaimodejstvuyushih obektov poluchivshih nazvanie partony Zhyostkaya reakciya stolknoveniya adronov A i B v etom sluchae rassmatrivaetsya kak zhyostkoe stolknovenie dvuh partonov i i j sootvetstvenno Sechenie takoj reakcii mozhno zapisat kak s A B 01dx1dx2fiA x1 fjB x2 s i j displaystyle sigma A B int limits 0 1 dx 1 dx 2 f i A x 1 f j B x 2 cdot sigma i j Zdes fiA x1 displaystyle f i A x 1 oboznachaet plotnost partonov tipa i v adrone A nesushih dolyu impulsa x1 displaystyle x 1 etogo adrona Sushnost priblizheniya kollinearnoj faktorizacii zaklyuchaetsya v tom chto partonnye plotnosti v etom vyrazhenii ne zavisyat ot togo kakuyu imenno reakciyu my rassmatrivaem a pri vychislenii secheniya stolknoveniya dvuh partonov s i j displaystyle sigma i j oba partona schitayutsya realnymi a ne virtualnymi Takoe priblizhenie horosho rabotaet imenno v oblasti zhyostkih stolknovenij Partonnaya struktura vysokoenergeticheskih adronov slozhnee kvarkovoj struktury teh zhe adronov no nahodyashihsya v pokoe Pri uskorenii perevodyashim pokoyashijsya adron v bystro dvizhushijsya ne tolko izmenyaetsya raspredelenie ishodnyh valentnyh kvarkov po impulsam no i generiruyutsya glyuony a takzhe kvark antikvarkovye pary tak nazyvaemye morskie kvarki Vse eti partony obladayut svoej dolej summarnogo impulsa adrona a takzhe dayut vklad v obshij spin adrona Uzhe pri energiyah adronov v neskolko GeV glyuony perenosyat uzhe primerno polovinu vsego impulsa protona s dalnejshim rostom energii eta dolya tolko vozrastaet Uravnenie evolyucii partonnyh plotnostej Dinamicheski svyazannaya sistema a tochnee eyo fokovskij vektor sostoyaniya ne yavlyaetsya invariantnoj otnositelno preobrazovanij Lorenca poetomu perehodya v druguyu sistemu otschyota my nablyudaem izmenenie sostava adrona Mozhno uslovno skazat chto glyuonnyj komponent poyavlyaetsya pri vysokih energiyah iz toj sily chto uderzhivala kvarki v pokoyashemsya adrone Iz etogo stanovitsya ponyatno chto vychislit partonnye plotnosti iz pervyh principov poka ne predstavlyaetsya vozmozhnym poskolku v KHD do sih por ne reshena obshaya problema svyazannyh sostoyanij Odnako v ramkah teorii vozmushenij v KHD mozhno vypisat uravnenie evolyucii partonnyh plotnostej pri uvelichenii zhyostkogo parametra kak pravilo kvadrata peredannogo impulsa Eto uravnenie nosit nazvanie uravneniya Dokshicera Gribova Lipatova Altarelli Parizi uravnenie DGLAP KHD na reshyotke Kvantovaya hromodinamika na reshyotke neperturbativnyj podhod k kvantovohromodinamicheskim raschyotam osnovannyj na zamene nepreryvnogo prostranstva vremeni diskretnoj evklidovoj prostranstvenno vremennoj reshyotkoj i modelirovanii proishodyashih processov s pomoshyu metoda Monte Karlo Takie raschyoty trebuyut ispolzovaniya moshnyh superkompyuterov odnako pozvolyayut s dostatochno vysokoj tochnostyu rasschityvat parametry vychislenie kotoryh analiticheskimi metodami nevozmozhno Naprimer raschyot massy protona dal velichinu otlichayushuyusya ot realnoj menee chem na 2 KHD na reshyotke takzhe pozvolyaet s priemlemoj tochnostyu rasschityvat i massy drugih v tom chisle i eshyo ne otkrytyh adronov chto oblegchaet ih poisk Pri etom podhode k KHD sohranyaetsya kalibrovochnaya invariantnost Takaya formulirovka byla predlozhena Vilsonom v 1974 godu V 2010 godu s pomoshyu reshyotochnyh raschyotov byla rezko utochnena ocenka massy u i d kvarkov pogreshnost snizhena s 30 do 1 5 PrimechaniyaPauli V Mezonnaya teoriya yadernyh sil M IL 1952 Bete G Gofman F Mezony i polya T 2 M IL 1957 A Sokolov D Ivanenko Klassicheskaya teoriya polya M Gostehizdat 1951 Sokolov A A Ivanenko D D Kvantovaya teoriya polya M Gostehizdat 1951 Malyarov V V Osnovy teorii atomnogo yadra M Nauka 1959 S 177 182 198 Bete G Morrison F Elementarnaya teoriya yadra M Inostrannaya literatura 1958 S 207 209 352 s N Schwierz I Wiedenheover A Volya Parameterization of the Woods Saxon Potential for Shell Model Calculations 2008 arXiv 0709 3525v1 nucl th Arhivnaya kopiya ot 25 noyabrya 2021 na Wayback Machine A Schmidt J R Pybus R Weiss E P Segarra A Hrnjic A Denniston O Hen E Piasetzky L B Weinstein N Barnea M Strikman A Larionov D Higinbotham amp The CLAS Collaboration Probing the core of the strong nuclear interaction Arhivnaya kopiya ot 1 marta 2020 na Wayback Machine Nature volume 578 pages 540 544 2020 S Durr Z Fodor J Frison C Hoelbling R Hoffmann S D Katz S Krieg T Kurth L Lellouch T Lippert K K Szabo and G Vulvert Ab Initio Determination of Light Hadron Masses angl Science 2008 21 November vol 322 no 5905 P 1224 1227 doi 10 1126 science 1163233 Bibcode 2008Sci 322 1224D PMID 19023076 Uchyonye podtverdili znamenituyu formulu Ejnshtejna neopr Membrana 24 noyabrya 2008 Data obrasheniya 1 marta 2012 Arhivirovano iz originala 27 maya 2012 goda Kenneth G Wilson Confinement of quarks Physical Review D 1974 10 15 T 10 vyp 8 S 2445 2459 doi 10 1103 PhysRevD 10 2445 Arhivirovano 13 yanvarya 2022 goda Legchajshie kvarki vzvesheny s neveroyatnoj tochnostyu neopr Membrana 7 aprelya 2010 Data obrasheniya 1 marta 2012 Arhivirovano iz originala 27 maya 2012 goda LiteraturaOkun L B Leptony i kvarki M Editorial URSS 2005 ISBN 5 354 01084 5 H Leutwyler On the history of the strong interaction angl Lectures given at the International School of Subnuclear Physics Erice 2012 arXiv 1211 6777 SsylkiD I Vajsburd Obshaya fizika Netradicionnyj kurs neopr S 33 34 62 63 lib tpu ru i Izdatelstvo Tomskogo politehnicheskogo universiteta 2010 ISBN 978 5 98298 665 8 UDK 53 075 8 BBK 22 3ya73 Data obrasheniya 30 noyabrya 2012 Arhivirovano 1 dekabrya 2012 goda Artur Davidovich Chernin Fizika vremeni neopr S 149 Google i Izdatelstvo Terra 2008 ISBN 5275016131 9785275016130 UDK 52 BBK 22 61 318 stranic vsego Data obrasheniya 10 dekabrya 2012 J R Christman MISN 0 280 The Strong Interaction neopr na sajte Project PHYSNET 2001 Data obrasheniya 28 aprelya 2011 Arhivirovano 22 avgusta 2011 goda Video Lekcii Teoriya elektroslabyh vzaimodejstvij professor Chernyak V L 2013 g

NiNa.Az

NiNa.Az - Абсолютно бесплатная система, которая делится для вас информацией и контентом 24 часа в сутки.
Взгляните
Закрыто