Физика элементарных частиц и атомного ядра. Том 17 - Боголюбов Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
партонной модели элементарных частиц адроны рождаются в е+е--аннигиляции
последовательным превращением пары е+е~ в виртуальный фотон, фотона в
кварк-антикварковую пару с последующей фрагментацией каждого кварка в
отдельную струю адронов (рис. 5).
Существует предположение о том, что поперечная компонента импульса
каждого адрона по отношению к направлению вылета кварка (или антикварка)
имеет ограниченное значение. Причина такого ограничения остается пока
неизвестной (см. [6]), однако если поперечный импульс адронов ограничен,
то распределение рождающихся адронов должно соответствовать начальному
направлению вылета кварков. При таких условиях адроны в процессе е+е--
аннигиляции
РАДИАЦИОННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ПОЗИТРОНОВ 923
будут образовываться в виде противоположно направленных струй (рис. 6):
адроны как бы запоминают направление, в котором были испущены кварки.
В соответствии с изложенными здесь соображениями угловое распределение
струй должно иметь вид
Здесь 0 - полярный угол оси струи с соответствующим направление ем
падающего позитрона; ф - азимутальный угол с плоскостью накопительного
кольца; Р - поперечная поляризация каждого пучка электронов и позитронов.
Рис. 5. Схема рождения адронов в Рис. 6* Схема струйной модели рож-
Весьма существенным моментом струйной модели является зависимость сечения
рождающихся адронов от ориентации спинов е+е~. Это открыло возможность
определения спинов кварков, исходя из углового распределения струй.
В пионерской экспериментальной работе [67, 68], проведенной на
накопительном кольце SPEAR при энергии 7,4 ГэВ, адронное инклюзивное
распределение обнаружило отчетливо выраженную азимутальную асимметрию.
Тем самым была подтверждена кварк-партонная модель и было установлено,
что спин кварков имеет более вероятное значение 1/2, чем нуль.
2. Трехструйные события. Открытие глюо-н а. Повышение энергии
сталкивающихся электронно-позитронных пучков до значений более 10 ГэВ
открывает возможность наблюдения роли глюонов в качественном изменении
поведения струй (см. [6]).
В 1979 г. в DESY (ФРГ) на накопительном кольце PETRA впервые наблюдались
трехструйные события, свидетельствующие об экспериментальном открытии
глюонов и явившиеся весьма сильным экспериментальным подтверждением
основных представлений квантовой хромодинамики.
Квантовая хромодинамика предсказывает возможность трехструйных событий
образования адронов в <?+?--аннигиляции в резуль-
[1 + F (cos2 0+Р2 sin2 0 cos 2ф)]
(104)
е+е_-аннигиляции
дения адронов
924 ТЕРНОВ И. М.
тате процесса e+e--*- gqg->~ 3 адрона, в котором виртуальный глюон
излучается кварком (или антикварком) с последующей фрагментацией в адроны
(см. [6]) (рис. 7).
Таким образом, трехструйные события указывают прямой путь к изучению
свойств глюонов, включая определение константы кварк-глюонной связи.
В мае 1979 г. на накопительном кольце PETRA (27 ГэВ в системе центра
масс) наблюдалось пять таких событий, к настоящему времени [69] их
зарегистрировано несколько тысяч. Наблюдение трехструйных событий в
рождении адронов (рис. 8) дает возможность
обоснования значения спина глюона [70, 71] путем измерения расположения
осей струй и выявления азимутальной асимметрии, обусловленной поперечной
поляризацией е+е~ подобно тому, как это было сделано в случае
двухструйных событий, причем поляризацию начальных частиц можно положить
в основу определения природы рождаемых струй адронов - кварк-
антикварковой или глюонной. В настоящее время продолжаются наблюдения
трехструйных событий с продольно поляризованными электронами. Изучение
аннигиляции продольно поляризованных е+е~ позволит еще более расширить
информацию об этих интересных явлениях.
3. Наблюдение интерференции слабых и электромагнитных взаимодействий.
Процесс рождения мюонов в е+е~-аннигиляции уже давно привлекал к себе
внимание с точки зрения возможности наблюдения интерференции слабых и
электромагнитных взаимодействий. Согласно единой калибровочной модели
электрослабых взаимодействий Салама - Вайнберга аннигиляции е+е~ в |л+ц,-
-мюоны может идти через виртуальный фотон или через виртуальный
промежуточный 2°-бозон (слабый
Рис. 7. Схема излучения глюонов
Y
9
Рис. 8. Схема трехструйных событий
РАДИАЦИОННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ПОЗИТРОНОВ 925
нейтральный ток) (рис. 9) (см. [6]). Оба процесса неразличимы, и в силу
этого они интерферируют между собою. Поскольку бозонная вершина содержит
и аксиальное и векторное взаимодействие, рождение мюонов через Z°-6o3oh
приводит к наличию зарядовой асимметрии в угловом распределении |л+ц-.
Наблюдение зарядовой асимметрии распределения мюонов дает возможность
установить существование эффекта нейтральных токов. Важно в связи с этим
подчеркнуть, что зависимость рассмотренных процессов от поляризации
электронов и позитронов дает возможность проведения экспери-
Рис. 9. Схема е+е--аннигиляции в мюоны
ментов в условиях относительного усиления асимметрии в угловом
