Ուժեղ փոխազդեցություն

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Հելիումի ատոմի միջուկը։ Չնայած պրոտոնները նույն լիցքն ունեն, միասին են մնում (չեն վանում իրար)՝ շնորհիվ ուժեղ միջուկային ուժի։

Ուժեղ միջուկյաին փոխազդեցությունը (գունային փոխազդեցություն, միջուկային փոխազդեցություն) չորս հիմնարար փոխազդեցություններից մեկն է: Ուժեղ փոխազդեցությանը մասնակցում են քվարկները և գալիոնները, և նրանցից կազմված մասնիկները, որոնք կոչվում են հադրոններ (բարիոններ և մեզոններ): Նրանք գործում են ատոմի միջուկի սահմանների և ավելի փոքր հեռավորություններում և պատասխանատու են միջուկում քվարկների կապի և նուկլոնների միջև ձգողության համար (բարիոնների տարատեսակներն են պրոտոնները և նեյտրոնները)

Պիոն-նուկլեինային փոխազդեցություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Պիոն-նուկլոնային փոխազդեցությունը և նրա քվարկային պարզ մոդելը

Ուժեղ փոխազդեցություն գաղափարի անհրաժեշտություն ծագեց 19030-ական թվականներին, երբ պարզ դարձավ, որ ո՛չ ձգողական, և ո՛չ էլ էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության երևույթները չեն կարող պատասխանել այն հարցին, թե ի՞նչն է միավորում նուկլոնները միջուկում: 1935 թվականին ճապոնացի ֆիզիկոս Հիդեկի Յուկավան կառուցեց նուկլոնների փոխազդեցության առաջին քանակական հաստատունները, որոնք այժմ հայտնի են պի-մեզոններ կամ պիոններ: 1947 թվականին փորձառական հայտնաբերման արդյունք են պիոնները:

Պիոն-նուկլոնային թեորեմում ձգումը կամ վանումը երկու նուկլոնների նկարագրվում էր մեկ նուկլոնով արտանետումը և կլանումը հաջորդ նուկլոնի կողմից (էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն է, որը նկարագրվում է որպես վիրտուալ ֆոտոնի փոխազդեցություն): Այդ թեորեմը հաջող նկարագրում է երևույթնորի ամբողջ շրջանը նուկլոն-նուկլոնային ընդհարման և միացված վիճակը, ինչպես նաև պիոնների և նուկլոնների բախումը: Քանակական գործակիցը, որը որոշում է պիոննի արտանետման էֆեկտիվությունը բավականին բարձր էր (համեմատած անալոգ գործակցի հետ էլեմենտար փոխազդեցության ժամանակ), որն էլ որոշում է «ուժը» ուժեղ փոխազդեցության:

Հատկություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Բացահայտված են ուժեղ փոխազդեցության մի շարք օրինաչափություններ։ Այսպես, ուժեղ փոխազդեցությունն ինվարիանտ է տարածական ինվերսիայի, ժամանակի անդրադարձման և լիցքային համալուծության նկատմամբ։ ուժեղ փոխազդեցությամբ պայմանավորված պրոցեսներում պահպանվում են էլեկտրական և բարիոնային լիցքերը, տարօրինակությունը, հմայքը և գեղեցկությունը։

Բնության մեջ գոյություն ունեցող ուժեղ փոխազդող մասնիկները՝ հադրոնները, կարելի է բաժանել խմբերի, որոնցից յուրաքանչյուրի մեջ մտնում են մոտավորապես հավասար զանգված և միևնույն ներքին քվանտային թվեր (բացառությամբ էլեկտրական լիցքի) ունեցող մասնիկներ։ Այդ խմբերը կոչվում են ՏՍ(2) իզոտոպային խմբի իզոտոպային մուլտիպլետներ։ Օրինակ, պրոտոնը և նեյտրոնը կազմում են իզոտոպային դուպլետ, իսկ π+-, π0- և π--մեզոնները՝ իզոտոպային տրիպլետ։

Ուժեղ փոխազդեցությունն ունի իզոտոպային ինվարիանտության հատկություն՝ մի մուլտիպլետ կազմող մասնիկների ուժեղ փոխազդեցությունը նույնն է։ Հետևյալ քայլը տարբեր իզոտոպային մուլտիպլետներին պատկանող և տարօրինակության տարբեր արժեք ունեցող հադրոնների խմբավորումն է ըստ ՏՍ (3) ունիաար խմբի մուլտիպլեաների։ Օրինակ, պրոտոնը, նեյտրոնը և Λ--, Σ+-, Σ0-, Σ--, Ξ0-, Ξ--հիպերոնները կազմում են ունիտար օկտեա։

Հադրոնները դասակարգելիս պարզորոշ դրսևորվում է ևս մեկ օրինաչափություն։ Միևնույն ներքին քվանտային թվեր ու տարբեր սպիններ ունեցող մասնիկները կազմում են I~M2 ուղիղ գծերի վրա դասավորվող շարքեր (I-ն մասնիկի սպինն է, M-ը՝ զանգվածը)։ Այդ գծերը կոչվում են Ռեջեի հետագծեր (իտալացի ֆիզիկոս Տ․ Ոեջեի)։ Ուժեղ փոխազդեցության հատկությունների հետազոտման փորձերը ցույց են տվել, որ բարձր էներգիաների դեպքում հադրոնների ուժեղ փոխազդեցության լրիվ կտրվածքների բնորոշ արժեքներն ընկած են 20-25 մբառն (մեզոն-նուկլոնային փոխազդեցություններ) և 40-45 մբառն (նուկլոն-նուկլոնային փոխազդեցություններ) տիրույթներում և դրսևորում են էներգիայի հետ դանդաղ աճի միտում։ Բարձր էներգիայի հադրոնների բախումներում հիմնական մասը (~80%) կազմում են բազմակի ծնման պրոցեսները։ Այդ պրոցեսներում ծնված մասնիկների բաշխումներն ըստ երկայնական իմպուլսի (P||), բախման տարբեր էներգիաների (E) դեպքում նման են և կախված են միայն P||E հարաբերությունից։ Այդպիսի վարքագիծը կոչվում է Ֆեյնմանի սկեյլինգ կամ մասշտաբային ինվարիանտություն (անգլ.՝ scaling մասշտաբավորում)։

Ուժեղ փոխազդեցության հետևանքով ծնված մասնիկների լայնական իմպուլսների () արժեքները սահմանափակ են ( ≈^0,3—0,5 ԳէՎ/c) և փաստորեն կախված չեն E-ից։ -ի մեծ արժեք ունեցող մասնիկների ծնունդը խիստ հազվադեպ է և հաստատում է հադրոնների փարթոնային պատկերացումները, որոնք առաջացել են լեպտոն-նուկլոնային ոչ առաձգական ցրման պրոցեսներն ուսումնասիրելիս։ Ուժեղ փոխազդեցության տեսական հեաազոաություններում լայնորեն կիրառվում են պրոցեսների ամպլիտուդների ընդհանուր հատկությունների (պատճառականություն, խաչաձև սիմետրիա) վրա հիմնված մոդելլները։ Պատճառականության հետևանք է ամպլիտուդների՝ որպես իրենց փոփոխականների ֆունկցիաների, անալիտիկությունը։ Վերջինս իր հերթին հանգեցնում է ամպլիտուդների իրական ու կեղծ մասերն իրար կապող դիսպերսիոն առնչությունների։ Բարձր էներգիայի հադրոնների ուժեղ փոխազդեցությունը նկարագրող տեսական մոդելներից ամենալայն ճանաչումն ստացել է Ռեջեի բևեռների (ռեջեոնների) մեթոդը (ՌԲՄ)։ Այդ մեթոդի հիմքում ընկած է այն պատկերացումը, որ ցրման պրոցեսում մասնիկները փոխանակվում են փոփոխական սպին և զանգված ունեցող յուրահատուկ հադրոնային կոմպլեքսներով՝ Ոեջեի բևեռներով (հետագծերով)։ Դրանով իսկ խոր կապ է բացահայտվում ցրման պրոցեսների և Ռեջեի հետագծերի միջև։ ՌԲՄ-ն թույլ է տալիս դասակարգել ու նկարագրել ինչպես երկմասնիկ, այնպես էլ բազմամասնիկ պրոցեսների ամենատարբեր հատկություններ։ Փորձով հաստատվել են Ռեջեի մի շարք հետագծեր՝ մեզոնային (օրինակ, ρ-, ω-, Λ, ք-, π- հետագծերը), բարիոնային (N-,Δ- հետագծերը և այլն), և, այսպես կոչված, պոմերոնը։ Վերջինս տեսություն է ներմուծվել լրիվ կտրվածքների կախումն էներգիայից բացատրելու համար։

Փարթոնային պատկեր[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Մեծ էներգիայով օժտված հադրոնը շնորհիվ ասիմպտոտիկ ազատության կարելի է համարել թույլ փոխազդեցությամբ օժտված մասնիկների համակարգ, որոնք շատ մոտենալու դեպքում չեն փոխազդում և ստացել են փարթոն անվանումը: Ա և Բ հադրոնների փոխազդեցությունը դիտարկվում է որպես երկու փարթոնների փոխազդեցություն (համապատասխանաբար i և j): Նման ռեակցիայի ընթացքը կգրվի հետևյալ կերպ.

Այստեղ նշանակում է i տիպի փարթոնի խտությունը Ա հադրոնում, որը փոխադրում է հադրոնի իմպուլսի մի մասը: Կոմպլիներային ֆակտորի էության մոտավոր նշանակությունն այն է, որ փարթոնների խտությունը այս արտահայտության մեջ կախված է նրանից, թե ինչ ռեակցիա ենք դիտարկում, իսկ երկու փարթոնների բախման գրանցման ժամանակ երկու փարթոնները համարվում են իրական (և ոչ վիրտուալ): Այդպիսի մոտեցումը լավ է աշխատում հենց կոշտ փոխազդեցության ոլորտում:

Բարձր էներգիայով հադրոնների փարթոնային կառուցվածքը ավելի բարդ է հենց նույն հադրոնների քվարկային կառուցվածքից, որոնք գտնվում են դադարի վիճակում: Դադարի վիճակում գտնվող հադրոնի փոխակերպումը արագացման դեպքում ոչ միայն փոխվում է վալենտական քվարկների իմպուլսի բաժանումով, այլ նաև առաջանում են գլյուոններ, նաև քվարկի հակաքվարկ զույգեր (այսպես կոչված «ծովային քվարկներ»):

Բոլոր այդ փարթոնները հադրոնի գումարային իմպուլսում ունեն իրենց բաժինը, նաև ունեն ներդրում հադրոնի ընդհանուր սպինում: Արդեն մի քանի ՋԷՎ էներգիայով հադրոններում գլյուոնները տեղափոխում են հադրոնի իմպուլսի մոտավորապես կեսը և էներգիայի հետագա մեծացման հետ այդ բաժինը աճում է:

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  • Фейнман Р․, Взаимодействие фотонов с адронами, пер․ с англ․, М․, 1975;
  • Глэшоу Ш․, Кварки с цветом и ароматом, «Успехи физических наук», 1976, т․ 119, в․ 4;
  • Намбу Ё․, Кварки, пер․ с японского, М․, 1984․
Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից։ CC-BY-SA-icon-80x15.png