Последние новости науки

Что такое глубоко-неупругое рассеяние? (отрывок из статьи И.П.Иванов, размещенной на сайте http://www.pereplet.ru/cgi/nauka.cgi).

Как мир элементарных частиц изучается в эксперименте? Общий метод такой: берем элементарные частицы, разгоняем их до околосветовых скоростей и сталкиваем. При этом исходные частиц могут просто рассеяться, а могут и породить новые частицы. Свойства этих процессов - а именно то, какие частицы рождаются, каковы их массы, времена жизни, угловое распределение, зависимость от энергии, от поляризации и т.д. - определяются взаимодействиями, в которых частицы принимают участие. Поэтому изучая такие реакции, экспериментаторы могут выяснить свойства этих взаимодействий, их природу, проверить теоретические модели.

Ясно, что из-за многообразия возникающих явлений, желательно то или иное взаимодействие исследовать раздельно, независимо. Так, например, низкоэнергетические процессы только с участием электронов, позитронов и фотонов являются идеальной проверкой для теории электромагнитных взаимодействий, поскольку электроны в сильных взаимодействиях не участвуют, а слабыми взаимодействиями при низких энергиях можно пренебречь.

Если мы хотим изучать сильные взаимодействия, то сталкивать надо, разумеется, сильновзаимодействующие частицы - адроны (сюда относятся протоны, нейтроны и многочисленные барионы и мезоны). Однако тут возникает некоторая сложность: все адроны - составные частицы, они построены из кварков. Кроме того, двигаясь с околосветовыми скоростями, они создают вокруг себя облако виртуальных кварков, антикварков и глюонов, так что реальная структура адронов становится еще сложнее. Наконец, не последнюю роль играет и особое свойство сильного взаимодействия - конфайнмент. Из-за него сталкивающиеся адроны порождают не пару кварков, а огромное число адронов в конечном состоянии, и зачастую разобраться в этой "каше" не представляется возможным. Точнее, экспериментаторы все же умудряются проследить все эти частицы, но восстановить из этой мешанины детальные свойства сильного взаимодействия на фундаментальном, кварковом уровне очень и очень трудно. По крайней мере, на таком уровне аккуратности, как это было для электромагнитных взаимодействий.

Что же тогда делать? Где взять тот "скальпель", который вскрыл бы адрон, позволил бы аккуратно прощупать его структуру? Роль такого скальпеля и играет глубоко-неупругое рассеяние.

Глубоко-неупругое рассеяние - это реакция столкновения протона с электроном или позитроном. То, как электрон взаимодействует с веществом, мы знаем: посредством обмена виртуальным фотоном. Поэтому фактически у нас идет реакция столкновения виртуального фотона с протоном. С одной стороны, мы, таким образом, по-прежнему изучаем сильное взаимодействие, а с другой стороны, эта реакция имеет очевидные преимущества перед протон-протонными столкновениями. Действительно, если там сталкивались две неизвестные структуры (два протона), то в нашей реакции свойства виртуального фотона хорошо известны, и таким образом, частица с неизвестной структурой всего одна. Именно поэтому картина ер столкновений намного более ясная, нежели в рр столкновениях.

Сегодня глубоко-неупругое рассеяние является одним из самых главных, принципиально важных методов исследования элементарных частиц, а значит, и исследования свойств нашего мира на самом фундаментальном уровне.


Печатается с сокращениями по http://www.pereplet.ru/cgi/nauka.cgi


[ Предыдущее сообщение     Оглавление     Последующее сообщение ]



vlad@ssl.nsu.ru