Главная > Физика > Лекции по алгебре токов
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

ЛЕКЦИЯ 3. ПОВЕДЕНИЕ СЛАБЫХ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ

Д. Гросс

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ И КИНЕМАТИКА

1.1. Введение

В этих лекциях обсуждается поведение слабых и электромагнитных процессов при высоких энергиях. Основное внимание будет уделено области глубокой неупругости в лептон-адронном рассеянии. Эта тема интересна и еще далека от завершения. Можно даже надеяться, что - использование именно слабых и электромагнитных взаимодействий в качестве «зонда» для исследования структуры адронов на малых расстояниях даст решающую информацию об адронах.

Рис. 1

Основное преимущество рассеяния лептонов на адронах перед другими процессами состоит в том, что, по крайней мере в низшем порядке, известно, как устроены слабые и электромагнитные взаимодействия лептонов. Рассмотрим, например, рассеяние электронов (позитронов, мюонов) на нуклоне. В низшем порядке по а (постоянной тонкой структуры) амплитуда рассеяния определяется однофотонным обменом (рис. 1). Ее можно разделить на две части: чисто лептонную и адронную вершины. Вообще говоря, следует также учесть радиационные поправки: но наиболее важные из них относятся к лептонам, и их можно вычислить точно. Если предположить, что в амплитуде доминирует однофотонный обмен и лептонная вершина известна (эти предположения можно проверить экспериментально), то можно непосредственно из эксперимента найти амплитуду рассеяния фотона с импульсом (см. рис. 1) на адронной мишени.

То же справедливо для рассеяния нейтрино на адронах, где в низшем порядке по константе связи амплитуда описывается эффективным лагранжианом X (-лептонный, h - адронный):

Таким образом, нейтринные эксперименты определяют амплитуды «рассеяния» слабых токов на адронах (рис. 2). Однако в этом случае анализ реакции зависит от того, существует или нет промежуточный векторный бозон -бозон). В дальнейшем будем предполагать, что его нет.

В обоих случаях (электронного и нейтринного рассеяния) изменяются матричные элементы оператора тока между адронными состояниями: или где обозначают начальные (конечные) адронные состояния.

Рис. 2

Особенность этих экспериментов состоит в том, что знание лептонных вершин позволяет варьировать «массу» тока, т. е. массу фотона или -бозона, а предположение о локальности, т. е. о том, что связан локально с адронным током, позволяет экспериментально определять локальный оператор адронного тока и исследовать структуру адронов на малых расстояниях. Эту ситуацию следует сравнить с чисто адронными реакциями, в которых невозможно ни факторизовать амплитуды, ни измерить локальные операторы вне массовой поверхности.

Хотя здесь и обсуждаются слабые и электромагнитные процессы, основное внимание будет уделяться сильным взаимодействиям. Конечно, эти процессы можно использовать и для проверки наших гипотез относительно слабых и электромагнитных взаимодействий. Так, можно искать поправки к фотонному пропагатору, исследовать -инвариантность лептонных взаимодействий, проверять Однако наибольший интерес представляют именно сильные взаимодействия.

1.2. Перечень возможных экспериментов

Полезно рассмотреть эксперименты, которые следует провести для исследования асимптотического поведения амплитуд. Грубо их можно разделить на две группы: рассеяние реальных фотонов и лептон-адронное рассеяние.

1. Рассеяние реальных фотонов. Эти эксперименты включают фоторождение и комптоновское рассеяние: или (адроны). Так как в них фотоны остаются на массовой поверхности, можно ожидать, что поведение таких процессов при высоких энергиях аналогично поведению чисто адронных процессов. Есть, однако, и существенные различия, на которых остановимся ниже.

2. Лептон-адронное рассеяние. В этих экспериментах можно изучать зависимость от больших энергий и больших виртуальных масс в -адронном рассеянии. Такие процессы включают:

а. Упругие форм-факторы. Здесь измеряется зависимость от переданного импульса электромагнитных (или слабых) форм-факторов адронов при упругом электронном (или нейтринном) рассеянии на адронной мишени (рис. 3).

Рис. 3

Рис. 4

б. Полные «ток»-адронные сечения рассеяния. Если измерять сечение рассеяния лептон адрон лептой (все что угодно), то можно определить зависимость полного сечения поглощения виртуального фотона (или -бозона) на адронах от энергии и «массы» фотона (или -бозона) (рис. 4).

в. Неупругие форм-факторы. При измерении сечений, например (лептон)+ N (лептон) или или ), можно определить форм-факторы соответствующих токов между однонуклонным состоянием и заданным конечным состоянием (рис. 5).

г. Процессы аннигиляции. Эти эксперименты включают или (все что угодно) и определяют форм-факторы для времениподобных передач импульса (рис. 6).

д. Рождение виртуального фотона. Наблюдая процесс можно определить электромагнитные форм-факторы для времениподобных передач импульса (рис. 7).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление