okun-fizika-elementarnykh-chastits (810758), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Упоминание протонов в названии машины отражает один из первоначально рассматривавшихся возможных вариантов ее дальнейшего использования для реализации ир-столкновений. Американизм рер (от реррег— перец) означает энергию, мощь, живость, силу духа. Светимость — число столкновений в секунду на единичное сечение — величина, характеризующая установки со встречными пучками, так называемые коллайдеры. Светимость обозначается обычно а. и имеет размерность см '- сек '.
Светимость, умноженная на сечение процесса о в см', дает число соответствующих событий в секунду. Сечение — величина, имеаощая размерность площади и характеризующая вероятность взаимодействия двух сталкивающихся частиц; обычно обозначается о. Число взаимодействий !у при падении пучка, содержащего и, частиц, на мишень, имеющую вид пластинки площади Я, расположенной нормально к пучку и .содержащей па~5 частиц на единицу площади, определяется соотношением !и'=-п,л,а!5.
Обычно сечение измеряется в см' или в барнах (1 б-- =-10 " см'). Сечение взаимодействия нуклонов с нуклонами при энергии пучка в интервале 10 — 100 ГэВ составляет примерно 40 мб, это соответствует тому, что размеры нукло- ") См. примечание на с. !2В. нов — порядка 1О " см, т. е. порядка радиуса конфайнмента. Сечение взаимодействия и-мезонов с нуклонами в этом же интервале энергий составляет примерно 25 мб Эти числа относятся к так называемым полным сечениям, о,„„учитывающим все возможные исходы столкновения: О!ь! = Ое! п~пе! здесь о„— сечение упругого рассеяния, а о,„„— сечение всех неупругих процессов, в том числе с образованием дополнительных частиц (е1 — от англ.
е/аа/!с — упругий). Если в упругом рассеянии фиксируется импульс рассеянной частицы, то сечение называется дифференциальным. Дифференциальное сечение упругого рассеяния можно записать в различных видах. Например, в виде до/!/Й, где !10=-!йрйсозй — элемент телесного угла, или, проинтегрировав по Ч!, в виде да/!/сов О, или, наконец, в виде пои, где / — квадрат 4-мерного переданного импульса. В согласии с предсказанием, сделанным в начале 60-х годов Грибовым, значения /, характерные для йт/!1/, логарифмически падают с ростом энергии сталкивающихся адронов.
Это явление обычно называют логарифмическим сужением дифракционного конуса. Если в неупругом взаимодействии в определенном канале реакции фиксируются импульсы всех рожденных частиц, сечение называется эксклюзивным. Если в неупругом взаимодействии фиксируется импульс лишь одной из вторичных частиц, сечение называется инклюзивным, если нескольких, то — полуинклюзивным. Полные сечения сильных взаимодействий адронов, начиная с энергий в несколько десятков ГэВ, медленно растут с ростом энергии.
Теория устанавливает предел для скорости роста полного сечения сильного взаимодействия при асимптотически высоких энергиях, так называемый предел Фруассара: сечение не может расти быстрее, чем квадрат логарифма энергии. Наблюдаемый на опыте рост сечений близок к фруассаровскому предельному росту.
Полные сечения слабых 4-фермионных взаимодействий (например, нейтрино с нуклонами) растут, как Е*,— квадрат энергии в системе центра масс сталкивающихся частиц. Такое поведение легко понять на основе размерных соображений, принимая во внимание размерность константы Ферми 0„. Действительно, в системе единиц яь с= 1 о С!и! Е', поскольку размерность 16 )=-1т Ч. Заметим, что при энергиях Е, сравнимых с массами промежуточных бозонов, рост слабых сечений должен прекратиться.
192 Сечение электромагнитной аннигиляции е+е — адроны тоже легко оценивается из размерных соображений: и а'Е ', где а=1/137. Аналогично должны вести себя жесткие слабые процессы при энергиях, много больших масс промежуточных бозонов.. Симметрия (греческое <симметрос> — совместно измеренное) — свойство объекта или совокупности объектов сохранять свою форму или взаимное соответствие при каких-либо преобразованиях. Понятие симметрии неразрывно связано с представлением о красоте. При этом истинная, высшая красота требует небольшого нарушения симметрии, придающего ей таинственный и манящий элемент незаконченности.
В фундаментальной физике симметрии обычно делятся на геометрические и внутренние. Преобразования, отвечающие геометрическим симметриям, содержат пространственные и временные сдвиги, пространственные вращения, пространственно-временные вращения, зеркальные отражения координатных осей: трех пространственных и временнбй. Симметрии относительно каждого из этих преобразований, за исключением последнего, отвечает своя сохраняющаяся величина: импульс, энергия, угловой момент, лоренцев момент, пространственная четность.
Симметрии относительно отражения временной оси отвечает свойство обратимости физических процессов. Преобразования, отвечающие внутренним симметриям, обычно связывают между собой различные, но родственные частицы. Так, например, зарядовое сопряжение переводит частицы в соответствующие античастицы, изотопические преобразования переводят друг в друга различные компоненты изотопических мультиплетов, а цветовые преобразования — компоненты цветовых мультиплетов и т.
д. Этим симметриям отвечают соответственно сохранение зарядовой четности, изотопического спина, цвета и т. д. Геометрические и внутренние симметрии не полностью изолированы друг от друга. Так, зарядовое сопряжение С, зеркальное отражение Р и обращение времени Т связаны между собой СРТ-теоремой, так что нарушение СР-инвариантности влечет за собой нарушение временной обратимости. Другой пример — суперсимметрия, связывающая между собой бозоны и фермионы. Два последовательных преобразования суперсиммегрии содержат пространственно- временной сдвиг.
т л. в. окуыь 193 Преобразования симметрии образуют группы. Если преобразования коммутируют между собой, то соответствующая симметрия называется абелевой, если не коммутируют, то — неабелевой. Синглет (от английского з(ля1е — одиночный) — простейший мультиплет, содержащий одну частицу илн одно состояние. Две частицы с ненулевым спином образуют синглетное по спину состояние, если их суммарный спин равен нулю. Скейлинг (от английского зса1е — шкала) — масштабная инвариантность, подобие, автомодельность физических процессов.
Скейлинг Бьеркена (1. В)огкеп) характеризует глубоконеупругие столкновения лептонов с адронами и заключается в том, что глубоко-неупругие формфакторы — некие безразмерные функции, характеризующие дифференциальные сечения этих процессов,— зависят лишь от одной безразмерной переменной х= — д'12ч. Здесь д' — квадрат четырехмерного импульса д, переданного от лептона нуклону, а ч=др, где р — 4-импульс нуклона. В лабораторной системе координат, где нуклон покоится, р=т и ч1гл=Š— Е'. Здесь т — масса нуклона, Е— энергия начального лептона, а Е' — конечного.
Следовательно, в лабораторной системе ч/т — это энергия, переданная от лептона нуклону. Как само явление бьеркеновского скейлинга, так и наблюдаемые на опыте отклонения от него объясняются квантовой хромодинамикой. Скейлинг КНО (Кобы, Нильсена, Олесена — Х. КоЬа, Х. %е!зеп, Р. 01езеп) характеризует распределение по множественности событий множественного рождения адронов. Как известно, средняя множественность адронов <п> увеличивается с ростом энергии сталкивающихся адронов. Скейлинг КНО заключается в том, что распределение событий по множественности и зависит только от величины п1<п> и не зависит от энергии сталкивающихся частиц. Таким образом, ширина распределения по множественности растет пропорционально средней множественности <п>, а не пропорционально г' <и>, как было бы, например, для распределения Пуассона.
На опыте скейлинг КНО осуществляется приближенно и проверен вплоть до энергий рр-коллайдера в ЦЕРНе. Скейлинг Фейнмана (К. Реупшап) характеризует спектры частиц в процессах множественного рождения при столкновениях адронов высокой энергии и заключается 194 в том, что при высокой энергии первичной частицы форма спектра рожденных частиц не зависит от энергии первичной частицы. Она зависит лишь от безразмерной переменной х, равной продольному импульсу рожденной частицы р„ деленному на максимальную энергию спектра, и от поперечного импульса частицы р,. Проявления этой закономерности были обнаружены при исследовании космических лучей. С конца 60-х годов, когда начал работать серпуховской ускоритель, это явление было на существенно более высоком уровне точности изучено с помощью ускорителей.
Тогда же, в конце 60-х годов, его анализ на языке партонной модели был дан Фейнманом и само явление получило название «фейнмановский скейлинг». СЛК (Я С вЂ” Я.АС 1.!пеаг Со!1!бег) — Линейный Коллайдер СЛАК. Электронно-познтронный линейный коллайдер, вступающий в строй в 1987 — !988 гг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
