f morza

Model partonowy
Wnioski z rozpraszania głeboko nieelastycznego w SLAC’u:
• nukleon składa się z punktowych partonów
• z wyników eksperymentu na razie nie widać ile jest partonów
• rozpatrujmy zderzenie w układzie, w którym proton ma nieskończony pęd.
-- wtedy możemy zaniedbać masę i pęd poprzeczny partonów
• relacje czasowe:
-- wybicie partonu przez γ
przekaz energii ν (skala energii)
Δt ⋅ ΔE ≥ h
t1 = Δt1 = h /ν
-- fragmentacja partonu
t 2 = Δt 2 = h / W
( W - skala energii)
e
γ
fragmentacja partonu
Q2
− q2
zmienna x =
=
2 Mν 2 Mν
gdzie:
Interpretacja zmiennej x
⎛ E − E' r⎞
p − p' = q = ⎜
,q⎟
⎠
⎝ c
ν = E − E'
x to jest ułamek pędu niesiony przez
oddziałujący parton
Funkcje struktury w modelu kwarkowo - partonowym:
q f ( x ) dx
- Oczekiwana liczba partonów/kwarków typu f , których ułamek pędu
protonu leży w obszarze [x,x+dx]
- Kwarki typu f niosą ładunek
zf ⋅e
- przekrój czynny na oddziaływanie elektromagnetyczne będzie
proporcjonalny do z 2
f
Zatem:
⎛
⎞
_
⎜
⎟
F2 ( x ) = x ∑ z 2f ⎜ q f ( x ) + q f ( x )⎟
⎜
⎟
f
⎝
⎠
Jak wyznaczyć qf(x) dla poszczególnych f ? – poprzez badanie DIS
μ , e,ν
(neutrina mają inne sprzężenia, można odróżnić różne zapachy oraz kwarki
od antykwarków)
μ
νμ
d
−
W+
_
νμ
u
u
μ+
W−
d
_
Znając wiązkę (?) i znak mionu wiemy na czym było rozpraszanie, jeśli zaniedbamy q
Funkcja struktury F2(x) jest zatem sumą:
νN
F2
(x ) = x ∑
f
_
⎛
⎞
⎜ q f ( x ) + q f ( x )⎟
⎝
⎠
(x )
Z doświadczenia mamy:
F2νN
xqsea (x)
xqval (x)
F2 i ważone x-em rozkłady
kwarków walencyjnych (val)
i kwarków morza (sea).
Kwarki walencyjne to te, które
niosą liczby kwantowe cząstki.
proton = uud
Kwarki morza to pary
kwark antykwark
_
_
_
u u , d d , s s , ...
0.0
x
1.0
1
Policzmy całkę
∫
F 2 ( x ) dx
0
_
⎛
⎞
(
)
(
)
dx
x
q
x
q
x
⋅
+
⎟
⎜
f
∫ ∑f ⎝ f
⎠
Z rozpraszania neutrin
Zgodne !!!
_
⎛
⎞
(
)
(
)
dx
x
z
q
x
q
x
⋅
+
⎜
⎟
f
∫ ∑f ⎝ f
⎠
2
f
1
Z rozpraszania mionów, elektronów
1
18
eN
(
)
dx
⋅
F
x
≈
dx
⋅
F
2 ( x ) ≈ 0.5
∫0 2
∫
5 0
νN
Wynik doświadczenia!!!!
Czyli kwarki walencyjne i kwarki morza niosą połowę pędu nukleonu
RESZTĘ PĘDU NIOSĄ GLUONY, które nie oddziałują słabo
bądź elektromagnetycznie,
TYLKO SILNIE
To GLUONY wiążą kwarki w nukleonie, poprzez oddziaływania kolorowe
R, G, B - kolory kwarków.
Gluon sprzega się do koloru ale i sam niesie kolor !!!
_
_
RB
R
q
RB
B
q
_
BG
_
RG
Ile jest zatem gluonów?
G•
•
Æ SU(3) colour
R
3 ⊗ 3 = 8 ⊕1
•
Singlet się nie nadaje, bo nie przenosi koloru
B
Podstawowa reprezentacja SU(3)
MAMY 8 GLUONÓW !!!
Symetria SU(3)kolor jest ściśle spełniona
Obecność gluonów wpływa na funkcje struktury F
(łamanie skalowania)
Symetria SU(3)kolor jest podstawą chromodynamiki
kwantowej, która opisuje oddziaływania silne (kolorowe)
kwarków.