Микромир, элементарные частицы, вакуум: различия между версиями

м
== Квантовая хромодинамика ==
 
Путь к преодолению трудностей с теорией кварков наметился с несколько неожиданной стороны. Ещё в 1954 г. Ч. Янг и Р. Миллс, изучая возможные пути обобщения электродинамики, рассмотрели абстрактную, как тогда казалось, схему, по которой имеется три безмассовых поля, несущих заряды +, -, 0 и взаимодействующих между собой. Эти свойства резко отличают поля Янга — -Миллса от обычного электромагнитного поля, которое единственно, нейтрально и не взаимодействует непосредственно с самим собой.
 
Как только выяснилась кварковая структура адронов, возникла идея описать межкварковые взаимодействия как обмен квантами некоторых полей. Эти поля были названы глюонными, а кванты этих полей — глюонами (от англ. ''glue'' — клей). Чтобы описать все возможные изменения цвета кварков в процессах взаимодействия, нужно было иметь восемь различных полей. Для этого необходимо было приписать кваркам особый, цветовой заряд, определяющий меру их взаимодействия с глюонным полем (подобный электрическому заряду, определяющему взаимодействие электрона с электромагнитным полем). Оказалось, что поведение глюонных полей может быть описано с помощью уравнений, являющихся обобщением уравнений Янга — -Миллса.
 
Таким образом, появилась теория, описывающая сильные взаимодействия. Эта теория получила название «квантовая хромодинамика»(КХД).
 
Анализ уравнений квантовой хромодинамики позволил объяснить отрицательные результаты поиска свободных кварков. Явление невылетания кварков из адронов, получило название «конфайнмент» (от англ. ''confinement'' — заключение, заточение, ограничение). Дело в том, что согласно КХД кварки оказываются как бы связанными глюонными струнами — см. рис. 5. С увеличением расстояния между кварками энергия взаимодействия растёт подобно тому, как растёт потенциальная энергия камня, поднимаемого над поверхностью Земли. Когда потенциальная энергия оказывается достаточно большой, «струна» рвётся и запасённая в ней энергия глюонного поля расходуется на образование новых адронов — барионов и мезонов. В качестве примера рассмотрим реакцию
 
<math>p \to n + \pi^+</math>,
 
протекающую при сообщении протону достаточно большой энергии — см. рис. 6. Пусть энергия, сообщаемая протону, передаётся входящему в него u — кварку. Если энергия достаточно велика, то струна, соединяющая рассматриваемый кварк с «остатком» протона, может разорваться. При этом возможно рождение виртуальной пары <math>(d,\;\tilde d)</math>. Далее, как видно из рис. 6, антикварк
<math>\tilde d</math> объединяется с исходным кварком u (отделяемым от протона) и образует пион <math>\pi^+ = (u\tilde d).</math>. Второй же кварк из пары (d) возвращается в исходный адрон, в результате чего возникает нейтрон.
 
[[Файл:micromir24.gif]]
49

правок