Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
Глюоны выступают как кванты векторного поля, обеспечивающие калибровочную симметрию теории относительно цветовой группы SU(3)C, подобно фотону в квантовой электродинамике (КЭД). Обладая цветовым зарядом, глюон может испустить или поглотить другой глюон (самодействие) и при этом изменить свой цвет, а остальные квантовые числа (электрический заряд, ба-рионное число, аромат) остаются неизменными. Это своеобразное свойство глюонов приводит к тому, что с ростом передаваемого импульса (с уменьшением расстояния) эффективные цветовые заряды глюонов и кварков уменьшаются и цветовое взаимодействие ослабевает (так называемая асимптотическая свобода). С ростом расстояний эффективное цветовое взаимодействие растет. Это обстоятельство лежит в основе удержания кварков и глюонов (удержание цвета), благодаря которому глюоны и кварки не могут быть зарегистрированы как свободные частицы, а реальные адроны являются бесцветными.
Гипотеза глюонов была выдвинута в 1973 г. М. Гелл-Манном, С. Вайнбергом и А. Саламом.
В 1979 г. открытием глюонных струй в её -столкновениях было получено косвенное подтверждение существования глюонов — переносчиков сильного (цветового) взаимодействия между кварками.
10°. Краткие сведения о фундаментальных взаимодействиях (гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное) приведены в табл. VII. 10. Приведенные характеристики фундаментальных взаимодействий относятся к протону, который может участвовать во всех взаимодействиях.
Таблица VII. 10
940
VII.4. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
о
«—t О
H 1—< •ч
I
Csj CO |чК
tie ?
I Tf О
CX
S
« 4 ё s >> S
Ssu
OOS
SSK
я S >ї о О ъ*
ШЛА
?
V Л
>¦ S
Р. Л E- Ч
S ?н S >к
Is
CQ й) я а
п й.
О
4
ог
о,
«
s
к
о
CD
ЕҐ
S
P-
CD
л к в
Ё S о
О QJ E
KsS bKs SrtS h и ч
cd W „. О E- И
Itl
9" >* ^
CQ.U Л
H
Ui
С
"- Cu
J ' к
*ШАЛ*
CSJ CS.
є
CSJ fe, be
и
А Л Ч S es X
О. CD
& S >я 5
CD 5
2-н
ке?
виг
4 P
П Я В
.3 8
Sjrl
5
«¦ CD
S 3
гз К
Я ?
CSJ ft. Ё Z
О
I
ei__J є"
$ Pi '4
CL Q,
С5 CO
О
И
OO
in
и (О
О
CSJ 0.1 <J
S к
Z
О
еэ
s
s
s
S * S- S g ч ft >. CL О M
S
ф
H
о «и X S
и m
CD E-F Ci
S’S
?н 0> &-О
в « к 5 s s Й в * О. ** X топ
v’S t' к в) « « Cf х пЗ О *
S к
cti О
К P cti О HjS
S ? 2 aE
SI
^ Cf
о
-3 S * § S со й) m С,
CQ
CO
о _
»Я ,д QJ К К
Js Se
5 s
м- *-
of,
S О
S 03 CS V CO
еэ
S " 2 ^ S °
S
S * S s
“ п
Й ” о С> S >g й «и ft ct
CD
К
VII.4.2. ФУНДАМЕНТ ЧАСТИЦі/и ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 941
Гравитационное взаимодействие универсально: в нем участвуют все элементарные частицы. Гравитационное притяжение частицы зависит от ее полной энергии и импульса. Источником гравитационного взаимодействия является тензор энергии-импульса. Формально гравитационное взаимодействие — самое слабое из четырех фундаментальных взаимодействий. Макроскопически гравитационное взаимодействие проявляется в небесной механике, оно определяет эволюцию Вселенной, галактик, звезд и планетарных систем.
11°. Окружающий нас мир по существу является проявлением электромагнитного взаимодействия. Источником электромагнитного поля являются электрические заряды. Нейтральные частицы, не несущие электрических зарядов, взаимодействуют с электромагнитным полем лишь благодаря своей сложной структуре или квантовым эффектам. В этом смысле электромагнитное взаимодействие не столь всеобще, как гравитационное. Ho именно электромагнитное взаимодействие связывает такие структурные элементы, как атомы и молекулы и оно в основном обусловливает все известные явления жизни на Земле.
«Химические» силы, связывающие молекулы, а также ван-дер-ваалъсовы силы, определяющие взаимодействие молекул, являются остаточным эффектом от электромагнитного взаимодействия.
Электромагнитное взаимодействие можно иллюстрировать реакцией фоторождения пиона: ур —» л +п (частный случай реакции ур —* мезон + барион). Фотон взаимодействует с u-кварком, передает ему свой импульс, и при достаточно высокой энергии фотона рождается
новая кварк-антикварковая пара dd , причем антикварк
d соединяется с u-кварком в я+-мезон Jl+ = ud , а d-кварк вместе с оставшимися d- и ы-кварками образует нейтрон п = ddu.
Зависимость полного сечения этой реакции Cr от энергии у кванта Ey показана на рис. VII.4.2, а, а на рис. VII.4.2, б — кварковая диаграмма процесса. Сечение в максимуме составляет около 200 мкб. Все реакции с у-квантами электромагнитные.
12°. Существование ядер можно связать с так называемым ядерным (Юкавы) взаимодействием. Такие явления, как термоядерный синтез, благодаря которому
942
VII.4. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Er ГэВ
а) б)
Рис. VII.4.2
светит Солнце, и деление ядер, происходящее в ядерных реакторах — различные проявления этого взаимодействия. Ядерное взаимодействие является остаточным от сильного взаимодействия адронов. После установления кварковой структуры адронов, стало ясным, что сильное взаимодействие адронов — результат взаимодействия составляющих их кварков.
