Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
представляет собой низшее состояние пары bb . Найдены возбужденные уровни этой системы, которые называют ипсилонием (или боттонием). Открыты также мезоны, содержащие одиночные Ь-кварки. В табл. VII. 16 представлены характеристики В-мезонов.
Таблица VII. 16
Мезон (год открытия) Масса, МэВ/с2, время жизни Основные моды распада
У ^bb ипсилон(1977) 9460,4, 1,3- 10“20с е+е- и+и-
В° -db 5277,6(1,4), 1,2 пс D0 + др.
К — ub 5279,4(1,5), 1,5 пс D+ + др.
B0s -Sb 5369,6(2,4), 1,46(6) пс J/V
Bc-Cb 6400(400), 0,46 пс J/\j/ Ivl
В 1995 г. в экспериментах на протон-антипротон-ном коллайдере Тэватрон (Фермилаб, США, с энергией в системе центра масс 1,8 ТэВ) был открыт t-кварк, называемый истинным (truth) или верхним (top), с массой mt = 174 ±5 ГэВ.
14°. В сильном взаимодействии цветовые заряды играют похожую роль, что и электрические заряды частиц в электромагнитном взаимодействии. Роль фотонов при этом играют электрически нейтральные без-массовые векторные частицы глюоны. Обмениваясь друг с другом глюонами, кварки «склеиваются» друг с другом и образуют адроны. Основное отличие глюонов от фотонов в том, что фотон один и он электрически нейтрален, а глюонов восемь и они несут цветовые заряды. Благодаря этому, глюоны сильно взаимодействуют друг с другом, испуская и поглощая друг друга. В результате распространение глюонов в вакууме совер-
VII.4.4. СИЛЬНОЕ (ЦВЕТНОЕ) ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
971
шенно не похоже на распространение фотонов, а цветовое взаимодействие не похоже на электромагнитное.
15°. Лагранжиан КХД похож на лагранжиан КЭД. Отличие в том, что вместо константы электромагнитного взаимодействия (элементарного электрического заряда е) входит константа сильного взаимодействия g, в том, что кварковые спиноры несут еще и цветовые заряды, по которым проводится суммирование, и что глюонный векторный потенциал представляет собой матрицу в цветовом пространстве. Для глюонов тензор напряженностей выражается через глюонный векторный потенциал сложнее, чем для фотонов. Для фотонов компоненты векторного потенциала — числа, и коммутатор векторного потенциала равен нулю. В случае же глюонов коммутатор глюонного векторного потенциала отличен от нуля. Именно он определяет характер нелинейного самовоздействия глюонов.
На рис. VII.4.13, а по- q
казана диаграмма кварк-кваркового рассеяния с учетом глюонных петель (поляризация глюоном глюонного вакуума), а на рис.
VII.4.13, б — диаграмма кварк-кваркового рассеяния с учетом кварк-антик-варковой пары (поляризация глюоном кваркового вакуума).
Если учесть вклад нелинейного взаимодействия глюонов в поляризацию глюоном глюонного вакуума (рис. VII.4.13, а), то оказывается, что эта поляризация в отличие от поляризации глюоном кваркового вакуума (рис. VII.4.13, б) приводит не к экранировке, а к антиэкранировке цветового заряда. Внутри глюонного облака, окружающего кварк, цветовой заряд последнего меньше. Это означает, что в пределе бесконечно малых расстояний между кварками взаимодействие между ними выключается. На малых расстояниях кварки почти свободны (асимптотически свободны), между ними действует цветовой потенциал типа кулоновского, Us (г)/г, где бегущая константа as (г) логарифмически падает с уменьшением расстояния или ростом переданного импульса.
Рис VII.4.13
972
VII.4. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
Обратной стороной асимптотической свободы является рост цветовых зарядов с увеличением расстояния
между кварками. При расстояниях г ~ IO-15 м ~ —і— ,
лкхд
где значение АКХд находят из эксперимента, цветовое взаимодействие становится по настоящему сильным. Это усиление приводит к невозможности развести кварки
на большие расстояния. На малых расстояниях (V <sC
<SC —і— ] цветовой потенциал между тяжелым квар-Лкхд '
ком и антикварком (иг ЛКХд) напоминает потенциал Кулона. При таком законе цветовые силовые линии расходятся от заряда изотропно, так что их поток через единицу поверхности уменьшается обратно пропорционально площади поверхности. При больших расстояниях между кварками (г )S> АКХд) из-за сильного нелинейного взаимодействия глюонов силовые линии сдавливаются окружающим вакуумом в трубку радиусом, пропорциональным —і— . При этом силы взаи-
Лкхд
модействия между кварками не зависят от расстояния между ними, а потенциал пропорционален этому расстоянию. Аналитической теории глюонной нити пока нет, но числовые расчеты с упрощенными уравнениями КХД указывают на существование такой нити.
Глюонная нить между тяжелым кварком и антикварком могла бы удлиняться до - бесконечности, при этом энергия затрачиваемая на растаскивание кварков, перерабатывалась бы в массу нити. Ho существуют легкие кварки (т «SC ЛКХд), поэтому нить рвется на куски
размером 10 15 м ~ —і— , представляющие новые ме-Лкхд
зоны. В месте разрыва рождается легкая кварк-антик-варковая пара.
Из-за глюонных и кварк-антикварковых облаков нельзя говорить о массе кварка, не оговорив при этом, на каких расстояниях она измеряется. В силу асимптотической свободы облака редеют на расстояниях поряд-
