Материал: l_05
Струи
Струи
адронов
адронов
Одним
из
способов
образования
кварков
является
процесс
e e
+ −
-
аннигиляции
.
Как
на
языке
диаграмм
Фейнмана
описать
процесс
рождения
кварков
в
результате
e e
+ −
-
аннигиляции
?
Механизмы
образования
и
μ μ
+
−
должны
быть
аналогичными
.
В
процессе
рождения
адронов
в
e e
+ −
-
аннигиляции
на
первом
этапе
происходит
взаимное
уничтожение
электрона
и
позитрона
с
образованием
фотона
.
Затем
виртуальный
фотон
образует
кварк
-
антикварковую
пару
.
Из
законов
сохранения
энергии
и
импульса
следует
,
что
образовавшаяся
кварк
-
антикварковая
пара
имеет
ту
же
энергию
,
что
и
сталкивающиеся
электрон
и
позитрон
.
Однако
,
так
как
кварки
не
могут
существовать
в
свободном
состоянии
,
они
подхватывают
из
вакуума
другие
кварки
,
образуя
адроны
.
Из
закона
сохранения
импульса
следует
,
что
импульсы
адронов
должны
быть
направлены
по
импульсам
первоначально
образовавшихся
кварков
.
e e
+ −
аннигиляция
аннигиляция
Для
точечных
частиц
со
спином
J=1/2
сечение
образования
фермионов
в
реакции
однофотонной
аннигиляции
:
2
2
2
2
2
1 cos
(1
)sin
4
f
d
Q
d
s
σ α β
θ
β
θ
⎡
⎤
=
+
+ −
⎣
⎦
Ω
2
2
2
2
86.8
4
3
(
)
f
f
Q
нбарн
Q
s
s
ГэВ
πα
σ
⋅
≈
=
-
скорость
фермионов
в
конечном
состоянии
-
заряд
фермионов
в
единицах
заряда
протона
β
f
Q
При
1
β
≈
e
+
μ
−
μ
+
e
−
μ
+
γ
e
+
e
−
μ
−
2
(
)
e
e
s
E
E
−
+
=
+
e e
+ −
аннигиляция
аннигиляция
Адронные
Адронные
струи
струи
Кварки
являются
реальными
частицами
,
т
.
к
.
имеются
наблюдаемые
эффекты
их
существования
на
малых
расстояниях
.
Один
из
таких
эффектов
проявляется
в
образовании
адронных
струй
.
Адронная
струя
—
это
совокупность
адронов
летящих
в
одном
направлении
.
Если
бы
кварки
реально
не
существовали
,
то
адроны
,
рождающиеся
в
e e
+ −
-
столкновениях
,
разлетались
бы
равномерно
по
всем
направлениям
.
Однако
было
обнаружено
,
что
струи
адронов
действительно
наблюдаются
.
Средний
угол
раствора
струи
уменьшается
с
ростом
ее
энергии
,
т
.
е
.
адроны
группируются
вокруг
направления
вылета
кварка
.
При
энергии
~20
ГэВ
составляющие
струю
адроны
занимают
~5%
от
полного
телесного
угла
.
Адронные
струи
наблюдаются
также
в
процессах
глубоко
неупругого
рассеяния
лептонов
на
нуклонах
и
в
процессах
взаимодействия
адронов
с
большой
передачей
импульса
и
энергии
.
В
этом
случае
динамика
процесса
взаимодействия
адронов
эффективно
определяется
взаимодействием
отдельных
кварков
,
входящих
в
состав
адрона
.
Наблюдение
адронных
струй
—
одно
из
доказательств
существования
кварков
.
Как
Как
открывать
открывать
новые
новые
кварки
кварки
?
?
Кварки
образуются
в
результате
e
+
e
-
аннигиляции
Поэтому
кварки
можно
наблюдать
по
e
+
e
-
и
μ
+
μ
-
парам
,
образующимся
при
аннигиляции
q
+
γ
e
+
e
−
q
−
μ
+
γ
q
q
μ
−
e
+
γ
q
q
e
−