Кхд 1 вопрос Стандартная модель

Loading...


Дата08.04.2020
өлшемі36.6 Kb.
КХД 1 вопрос

   Стандартная модель - современная теория сильного и электрослабого взаимодействий фундаментальных фермионов (лептонов и кварков), основанная на принципах локальной калибровочной инвариантности, т.е. инвариантности уравнений движения к произвольным изменениям координат пространства-времени.



В основе Стандартной модели лежат две теории:

  1. Теория (или модель) электрослабого взаимодействия (ЭСМ), описывающая электромагнитные и слабые взаимодействия лептонов и кварков.

  2. Квантовая хромодинамика (КХД), описывающая цветное взаимодействие кварков.

    Фундаментальными частицами Стандартной модели являются 6 лептонов (e-, μ-, τ-, νe, νμ, ντ) и 6 кварков (u, d, c, s, t, b), объединенных в три поколения (см. табл. 1). Каждый из 6 типов кварков может находиться в трёх цветовых состояниях (например: красный, зеленый, синий). Кварки и лептоны являются фермионами и имеют спин J = 1/2. 12-ти фундаментальным фермионам соответствуют 12 антифермионов.

Фундаментальные фермионы

Взаимодействия

 

Поколения

Заряд
Q/e

1

2

3

 

 



лептоны

νе

νμ

ντ

0



e





-1



кварки

u

c

t

+2/3

d

s

b

-1/3

    Взаимодействия фундаментальных фермионов осуществляются за счет обмена переносчиками взаимодействия - фундаментальными (или калибровочными) бозонами. Взаимодействие частиц, имеющих электрический заряд, происходит посредством обмена квантами электромагнитного поля - фотонами. Фотон электрически нейтрален. Сильное взаимодействие осуществляется за счет обмена глюонами (g) - электрически нейтральными безмассовыми переносчиками сильного взаимодействия. Глюоны переносят цветовой заряд. В слабом взаимодействии принимают участие все лептоны и все кварки. Переносчиками слабого взаимодействия являются массивные W- и Z-бозоны. Существуют положительные W+-бозоны и отрицательные W--бозоны, являющиеся античастицами по отношению друг к другу. Z-бозон электрически нейтрален.
    Гравитационные силы в физике частиц практически не проявляются. Например, интенсивность гравитационного взаимодействия двух протонов составляет около
10-36 интенсивности их электромагнитного взаимодействия. Порядок величин констант взаимодействий, приведенных в таблице 2, и характеризующих их относительную силу, соответствует энергии взаимодействия E < 1 ГэВ. В области более высоких энергий величины констант взаимодействия зависят от энергии.

Таблица 2. Фундаментальные взаимодействия




Взаимодействие

Квант
поля


Радиус,
см


Константа взаимодействия
(порядок величины)


Пример
проявления


сильное

глюон

10-13

1

ядро, адроны

электромагнитное

γ-квант



10-2

атом

слабое

W±, Z

10-16

10-6

β-распад

гравитационное

гравитон



10-38

сила тяжести

5.Вопрос Кварки и глюоны. Локальная калибровочная инвариантность теории.

  Кварки

    В Стандартной Модели существует три поколения фундаментальных фермионов, принимающих участие во всех взаимодействиях, – кварков. В каждом поколении есть верхний кварк – это u (up), очаро­ванный c (charm) и t (top)–кварки, и нижний кварк – d(down), странный s(strange) и b (bottom). Все кварки имеют спин J = 1/2 и четность Р = +1. Верхние кварки имеют электрический заряд Qq = +2/3e, нижние – Q= -1/3e. Кварки имеют барионное число B = 1/3. Каждый кварк характеризуется ароматом, который определяется соответствующим квантовым числом. Согласно формализму Стандартной Модели данные квантовые числа нижних кварков отрицательны. Основные характеристики кварков приведены в таблице:



Характеристика

Тип кварка

d

u

s

c

b

t

Электрический заряд Q

-1/3

+2/3

-1/3

+2/3

-1/3

+2/3

Проекция изоспина I3

-1/2

+1/2

0

0

0

0

Странность s

0

0

-1

0

0

0

Charm c

0

0

0

+1

0

0

Bottom b

0

0

0

0

-1

0

Top t

0

0

0

0

0

+1

Масса в составе адрона, ГэВ

0.33

0.33

0.51

1.8

5

173

Токовая масса, МэВ

4.8

2.3

95

1.3·103

(4.2-4.7)·103

173·103

Масса токового кварка – это масса кварка, не взаимодействующего с глюонами и другими кварками, то есть «голого» кварка.
    Каждому кварку соответствует античастица – антикварк. Антикварки обладают такими же массами, что и кварки, имеют спин 1/2, но отрицательную четность. Знак всех зарядов: электрического, барионного, ароматов, – у антикварков меняется на противоположный.

Глюоны – переносчики сильного взаимодействия

    Сильное взаимодействие между кварками переносят глюоны. В отличие от фотонов, переносящих электромагнитное взаимодействие и имеющих при этом нулевой электрический заряд, глюоны обладают цветом.


    Каждый глюон имеет пару цветовых зарядов – цвет и антицвет. Согласно теории групп, всего из трех цветов (к, с, з) и трех антицветов () для глюонов можно составить девять возможных парных комбинаций цвет-антицвет, причем одна из них представляет собой синглет, в котором цветные заряды нейтрализуют друг друга:

В результате данная комбинация не взаимодействует с кварками и такого глюона не существует. Остается восемь глюонов, переносящих цветное взаимодействие, шесть из которых обладают явным цветом, а два g7 и g8 представляют комбинации с так называемым скрытым цветом:



g1 = к, g2= к, g3= з, g4= з, g5= с, g6= с,
  

      Пример возможного взаимодействия кварков в нуклоне показан на рис. 6.2.




Рис.6.2 Взаимодействие цветных кварков q и глюонов g в нейтроне.

Поскольку глюоны обладают цветом, для них возможны процессы взаимодействия глюонов между собой, как показано на рис. 6.3.




Рис. 6.3.Глюонные вершины: а) «расщепление» глюона на два (например, к→с+ к),
б) рассеяние глюона на глюоне с одноглюонным обменом, в) прямое четырехглюонное взаимодействие.

    Взаимодействие глюонов ответственно за удержание кварков внутри адрона. В отличие от константы электромагнитного взаимодействия, константа сильного цветного взаимодействия растет с увеличением расстояния между кварками, что приводит к принципиально новому поведению системы кварков и глюонов. При увеличении расстояния между кварками и глюонами их энергия взаимодействия растёт. В результате свободные кварки и глюоны в природе не наблюдаются. Они «заперты» внутри бесцветных адронов. Это явление носит название конфайнмента.





Достарыңызбен бөлісу:
Loading...


©melimde.com 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
рсетілетін ызмет
Жалпы ережелер
ызмет стандарты
дістемелік кешені
бекіту туралы
туралы хабарландыру
біліктілік талаптары
кіміні аппараты
Конкурс туралы
жалпы біліктілік
ойылатын жалпы
мемлекеттік кімшілік
жалпы конкурс
білім беретін
Барлы конкурс
республикасы білім
ызмет регламенті
бойынша жиынты
ткізу туралы
конкурс атысушыларына
біліктілік талаптар
атысушыларына арнал
Республикасы кіметіні
идаларын бекіту
облысы кімдігіні
мемлекеттік ызмет
рсетілетін ызметтер
стандарттарын бекіту
Конкурс ткізу
дебиеті маманды
мемлекеттік мекемесі
Мектепке дейінгі
дістемелік сыныстар
дістемелік материалдар
ауданы кіміні
конкурс туралы
жалпы білім
рметті студент
облысы бойынша
мектепке дейінгі
мыссыз азаматтар
Мемлекеттік кірістер
білім беруді
дарламасыны титулды
Конкурс жариялайды
дістемелік кешен
мелетке толма
ызметтер стандарттарын
разрядты спортшы
аласы кіміні
директоры бдиев

Loading...