Виртуальные частицы

7 августа 2014 - Гриша Л

Сначала падающими протон диссоциирует на уводящий нейтрон и виртуальный пион. Затем виртуальный пион поглощается падающим нейтроном и образуется уходящий протон. Для простоты считается, что перед столкновением обе частицы движутся навстречу друг другу, хотя на практике одна из частиц первоначально покоится.
 

Уверенность физиков в сохранении барионного заряда основана на том, что ни разу еще не  наблюдалась  реакция, в которой суммарные барионные заряды падающих и вылетающих частиц отличались бы друг от друга. Вооруженные такими эмпирическими законами сохранения, экспериментаторы оказываются в состоянии классифицировать и изучать множество процессов, происходящих в результате столкновений пионов высокой энергии с протонами в пузырьковой камере.

 
Коль скоро установлено, что общие законы сохранения, известные в физике, справедливы и для столкновений элементарных частиц при высоких энергиях, физики могут увереннее перейти к выяснению вопроса о механизме, управляющем подобными реакциями. Какие же силы вступают в действие в ходе этих бурных столкновений и что служит причиной тех перестроек, которые имеют место как между частицами, так и внутри их? Наводящие соображения, позволяющие ответить на эти вопросы, существенным образом связаны с внутренней структурой элементарных частиц. Чтобы обсуждать эти проблемы дальше, обратимся к ряду основополагающих теоретических идей, создающих канву, следуя которой физики исследуют столкновения и структуру элементарных частиц.
 
Из общепризнанных принципов, лежащих в основе современной теоретической физики, следует, что взаимодействия элементарных частиц можно трактовать так, как если бы они были составлены из других элементарных частиц. Например, протон можно рассматривать как связанное состояние нейтрона и положительного пиона. Спонтанная диссоциация протона на положительный пион и нейтрон никогда не наблюдалась как реальное событие, происходящее в пузырьковой камере. Такое событие противоречило бы законам сохранения энергии и импульса. Чтобы убедиться в том, что подобная диссоциация нарушила бы закон сохранения энергии, предположим, что первоначально протон покоился. Энергия покоящейся частицы определяется ее массой покоя. Поскольку сумма масс покоя нейтрона и пиона больше массы покоя протона, при такой диссоциации энергия не может сохраняться.
 
Почти во всех мыслимых теориях предполагается, что пионы могут существовать и в «виртуальных» состояниях, когда их масса отлична от массы покоя «реального» пиона, наблюдаемого в лаборатории). Эти виртуальные пионы могут быть испущены протоном без нарушения законов сохранения энергии и импульса. Однако, в отличие от реальных пионов, они не в состоянии удалиться сколько-нибудь далеко от протона и оставить следы в пузырьковой камере. При таком подходе масса пиона становится непрерывным параметром.
 
Предположение о существовании виртуальных пионов необходимо для объяснения некоторых характерных свойств элементарных частиц. Элементарные частицы, подобно молекулам, атомам и ядрам, имеют конечные размеры. В случае протона существование такого конечного размера следует отчасти отнести за счет облака виртуальных пионов, которые им постоянно испускаются и поглощаются. Тем самым, наблюдаемые размеры и детальная структура протона оказываются связанными с существованием виртуальных пионов.
 
Поскольку виртуальные пионы нельзя наблюдать непосредственно, всю информацию о них приходится извлекать из изучения процессов рассеяния. Столкновение между протоном и нейтроном может быть описано как двухстадийный процесс с участием   виртуального пиона.
Рейтинг: 0 Голосов: 0 526 просмотров
Комментарии (0)

Нет комментариев. Ваш будет первым!