КЭД Странная теория света и вещества - Феинман Р.
ISBN 5-02-013883-5
Скачать (прямая ссылка):
Протон C+ 7) Нейтрон (D)
Рис. 80. Все частицы, состоящие из кварков, принадлежат к одному из двух классов. Одни состоят из кварка и антикварка, а другие из трех кварков. Самые известные из этих последних — протон и нейтрон. Заряды «-кварка и d-кварка комбинируются в +1 для протона и в 0 для нейтрона. Тот факт, что протон и н ейтрои состоят из движущихся внутри них заряженных частиц, дает ключ к пониманию того, почему у протона магнитный момент превышает I, а у, казалось бы, нейтрального нейтрона не равен нулю
Что удерживает вместе кварки? Может быть летающие взад и вперед фотоны? (d-кварк имеет заряд —V3, а
«-кварк--1-2/3, поэтому они, как и электроны, испускают
и поглощают фотоны.) Нет, электрические силы слишком слабы для этого. Тогда придумали нечто другое, что летает взад и вперед и удерживает кварки вместе; это нечто назвали «глюоны» *). Глюоны, как и фотоны, еще пример частиц «со спином 1». Амплитуда попадания глюона из точки в точку определяется точно такой же формулой, что и для фотонов, P(A—В). Амплитуда излучения или погло-
*) Обратите внимание на названия: «фотон» происходит от греческого слова «свет», «электрон» — от греческого «янтарь» (с янтаря начиналось электричество). Но по мере развития современной физики в названиях частиц стало сказываться явное снижение интереса к древнегреческому, и вот мы придумали такие названия как «глюоны». Вы догадываетесь, почему они так называются? На самом деле d и к — это сокращения, но я не хочу вас путать: d-кварк ничуть не «ниже» ы-кварка, а к-кварк ничуть не «выше» d-кварка. Кстати, принадлежность кварка к d- или к-типу называется ароматом. [Глюон — от англ. glue (клей); к — от англ. up (наверху), d — от англ. down (внизу).— Примеч. пер.\
По
щения глюонов кварками равна таинственному числу g, которое значительно превосходит / (см. рис. 81).
Диаграммы, изображающие обмен кварков глюонами, очень похожи на картинки, на которых мы изображали обмен электронов фотонами (см. рис. 82). Настолько похожи, что вы можете сказать, что у физиков нет воображения — теория сильных взаимодействий просто копирует квантовую электродинамику! И вы правы: так и есть — но с некоторыми особенностями.
Частицы со
слином 7/2
Частицы со спином 1
/ \
Лавбанив
\
Обозначение
Пасса (MaB)
Электрон — є 0,5Tl
Электрон
E
0,511
КВарк
а
~10
КВарк
а -10
Фотон D
Глюон О
Заряды
Рис. 81. «Глюоны» удерживают вместе кварки, составляющие протоны и нейтроны, и косвенно ответственны за притяжение протонов и нейтронов друг к другу в атомном ядре. Глюоны удерживают кварки силами, значительно превышающими электрические. Константа взаимодействия с глюонами g значительно превосходит /. Поэтому вычислить диаграммы глюонными взаимодействиями гораздо труднее, и наилучшая точность, на которую пока можно надеяться, не превышает 10 %
У кварков имеется добавочный тип поляризации, не связанный с геометрией. Простаки-физики, не способные возвыситься до изобретения прекрасных греческих слов, назвали этот тип поляризации неудачным словом «цвет». Этот «цвет» не имеет никакого отношения к цвету в обычном смысле. В данный момент времени кварк может находиться в одном из трех состояний, или «цветов» — К, 3 или С (догадываетесь, что означают эти сокращения?). При поглощении или испускании глюонов «цвет» кварка может измениться. Глюоны бывают восьми различных сортов, в зависимости от того, какие «цвета» они связывают. Ha-
119
Рнс. 82. Диаграмма, изображающая два кварка, которые обмениваются глюоиом. Она настолько похожа на диаграмму для двух электронов, обменивающихся фотоном, что вы можете подумать, что физики просто скопировали квантовую электродинамику, строя теорию «сильных взаимодействий», удерживающих кварки внутри протонов и нейтронов. Да, так оно и есть — почти
и-кБпрк н-кВарк
зеленый
красный.
и-нварк й-кварк
Рис. 83. Глюоиная теория отличается от электродинамики тем, что глюоны взаимодействуют с «цветными» частицами (которые могут находиться в одном из трех возможных состояний — «красном», «зеленом» и «синем»). Здесь красный «-кварк превращается в зеленый, испуская красно-антизелеиый глюон, поглощаемый затем зеленым кварком, который превращается в красный. (Если «цвет» переносится вспять во времени, к его названию добавляется приставка «анти»)
* I
I красно-антисиний
А.
sc
V
красно - антизеленый
Рис.
зелено - анти сини и 84. Поскольку глюоны сами «окрашены», они могут взаимодействовать Друг с другом. На рисунке показано, как зелено-антисиний глюон взаимодействует с красно-антнзелеиым и получается красно-аитисиний глюои. Глюонную теорию легко понять — вы должны просто следить за «цветами»
120
пример, если красный кварк становится зеленым, он испускает красно-антизеленый глюон — глюон, который забирает у кварка красный цвет и дает зеленый («антизеленый» означает, что глюон переносит зеленый цвет в противоположном направлении). Такой глюон может быть поглощен зеленым кварком, который станет после этого красным (см. рис. 83). Имеются восемь различных глюонов, например, красно-антикрасный, красно-антисиний, красно-антизеленый и т. д. (вы могли бы подумать, что их должно быть девять, но по техническим причинам один отсутствует). Теория не слишком сложная. Общее правило гласит: глюон взаимодействует с тем, что имеет «цвет»,— требуется лишь немного бухгалтерии, чтобы проследить, куда переносятся «цвета».
