Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
В основу калибровочной теории сильных взаимодействий [4] положена калибровочная симметрия SU (3)с. Использование этой группы симметрии связано прежде всего с необходимостью обеспечить выполнение требований статистики Ферми — Дирака для грехкварковых систем, образующих, например, А++- или о~-барионы в состояниях с проекцией спина J3-3/2, при нулевых значениях кварковых относительных орбитальных моментов, характерных для основных состояний связанных систем. Простейший способ обеспечить антисимметрию указанных состояний барионов относительно перестановки любой пары кварков — приписать каждому кварку с заданным ароматом (ароматом часто называют сорт кварка — и, d, s, с и т. д.) еще одно квантовое число, которое может принимать три различных значения. Это квантовое число получило название цвет. Аитисимметризация волновых функций кварков по цветовым степеням свободы обеспечивает требования статистики Ферми — Дирака для барионных состояний со спииом и четностью 3/2+.
Указанные три цветовых состояния образуют спи-норный базис группы SU (3)с- Предположение о строгой инвариантности сильных взаимодействий относительно цветовой калибровочной группы преобразований SU (3)с приводит к практически однозначному построе-
нию теории сильных взаимодействий кварков, которые осуществляются за счет обмена безмассовыми векторными частицами •— глюонами, обладающими восемью цветовыми степенями свободы. В таком подходе фигурирует единственный параметр теории —- безразмерная константа сильного взаимодействия as=g2Mc, где g — аналог электрического заряда, называемый цветовым зарядом.
Как и квантовая электродинамика (КЭД), теория взаимодействия цветных кварков и глюонов — квантовая хромодинамика (КХД) — оказывается перенормируемой, что считается несомненным теоретическим достоинством. В отличне от фотона, который электронейтрален, глюоны обладают цветовыми зарядами и взаимодействуют друг с другом даже в отсутствие кварков. Это обстоятельство приводит к специфическому поведению перенормнрованной константы сильного взаимодействия as(r) в зависимости от расстояния между взаимодействующими кварками. По существу величину as(r) уже нельзя называть константой. Для нее придумано специальное название — бегущая константа сильного взаимодействия. В то время как в КЭД аналогичная величина и(г) логарифмически растет при г—»-0, в КХД из-за указанного эффекта взаимодействия глюонов между собой при г¦—^O бегущая константа сильного взаимодействия ведет себя как as(r)~[ln (r0/r)J-1^O (''o — размер адрона). Этот эффект получил наименование асимптотической свободы сильных взаимодействий. Его существование позволяет проводить расчеты процессов сильного взаимодействия на малых расстоя-ьиях (прн больших передаваемых импульсах) по теории возмущений. Более того, экстраполяция поведения as (г) на большие расстояния г между взаимодействующими цветными кварками указывает на возможность запирания кварков в адроне.
Этот эффект пока не доказан теоретически, так как при as(r)^l нельзя пользоваться теорией возмущений и необходимо развить методы расчета, применимые при больших значениях эффективной константы взаимодей-ствия:~Тем не менее обнаруженные экспериментально адроны являются бесцветными. Они — скаляры группы SU (3)е. Гипотеза запирания цветных кварков внутри адронов позволяет понять, почему наблюдаются только бесцветные адроны и почему кварки не существуют в свободном состоянии. Наконец, следует отметить, что вплоть до расстояний порядка IO-16 см не обнаружено никакой структуры у электронов и мюонов [3]. Это дает основания рассматривать лептоны, наряду с кварками и калибровочными бозонами, как фундаментальные микрочастицы материи, которые определяют свойства и взаимодействия элементарных частиц, по крайней мере, на расстояниях, больших IO-16 см.
36.6. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ, СТАБИЛЬНЫЕ ПО ОТНОШЕНИЮ К РАСПАДАМ ПО СИЛЬНОМУ ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ
Погрешности измерений, приведенные в табл. 36.4, представляют собой в большинстве случаев средние квадратические отклонения. Если приводятся результаты обработки различных экспериментальных данных и погрешности измерений распределены при этом не по нормальному закону, то истинная погрешность находится умножением вычисленной погрешности на множитель S, приводимый в табл. 36.4. В таблице Cn — зарядовая четность нейтральной частицы; Г — полная ширина распада в энергетических единицах; р — наибольшее из возможных значений импульса одной из частиц — продукта распада в системе покоя распадающейся частицы; с — скорость света; h — адрон; — право- или ле-вополяризоваппый фотон. Символ а | (а+—>~СС) означа-
973 Таблица 36.4. Характеристики элементарных частиц, стабильных по отношению к распадам по сильному
взаимодействию [5]
Квантовые числа
I0(Jp) Crt
Масса покоя, МэВ
Среднее время
Продукты распада
0.1 (1-)-J = 1 У = 1
< 3-Ю-33 80 800 (2700) 92 900 (1600)
Калибровочные бозоны Стабилен Г < 7 ГэВ Г <8,5 ГэВ
е+<г IiV
Обнаружен \ Обнаружен J
J = 1/2
J= 1/2
J= 1/2 J= 1/2
< 4,6- IO--0,5110034 (14) 0 (< 0 ,50) 105,65932 (29)
