ПАРТО́НЫ
-
Рубрика: Физика
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ПАРТО́НЫ (от лат. pars, род. п. partis – часть), общее название составляющих адрона, проявляющихся в процессах с большой передачей импульса (в т. н. жёстких процессах). Модель П. предложена Р. Фейнманом в 1969 для объяснения различия в характере поведения сечений высокоэнергетич. упругого рассеяния и глубоко неупругого рассеяния электрона на протоне на большие углы. Упругий процесс происходит как рассеяние на протяжённом объекте, а глубоко неупругий – как на точечном. Фейнман объяснил это различие, предположив, что протон состоит из точечных частиц – П., которые проявляются во взаимодействиях лишь при больших переданных импульсах (т. е. на малых расстояниях). Дальнейшее изучение партонной модели адронов и сопоставление её предсказаний для жёстких процессов с экспериментом позволило отождествить П. с кварками и глюонами, взаимодействие которых описывается квантовой хромодинамикой (КХД).
Согласно кварковой модели, адрон состоит либо из трёх кварков, либо из кварка и антикварка. В квантовой теории поля из-за эффекта поляризации вакуума каждый кварк (антикварк) окружён облаком виртуальных глюонов и кварк-антикварковых пар. Вследствие этого релятивистский адрон в модели П. представляется как когерентная совокупность бесконечного числа кварков, антикварков и глюонов. При этом разность чисел кварков и антикварков каждого типа (аромата), т. е. число валентных кварков, конечна и определяет аддитивные квантовые числа адрона (электрич. заряд, странность, барионное число и т. д.). Так, протон содержит два валентных u-кварка, один валентный d-кварк, а также «море» кварк-антикварковых пар (т. н. морских кварков и антикварков) и глюонов.
Каждый начальный адрон участвует в реакциях не как единое целое, а лишь одним, активным П., несущим [приближённо, с точностью до M2/Q2, где М – масса адрона, Q2≫М2 – квадрат характерной передачи четырёхмерного импульса (4-импульса) в жёстком процессе] некоторую долю х продольного 4-импульса р адрона (используется система единиц, в которой $\hbar$=с=1, $\hbar$ – постоянная Планка, с – скорость света). Т. о., 4-импульс партона 𝑘=хр+𝑘t, где 𝑘t – поперечная составляющая 4-импульса П. Плотность числа П. сорта а в адроне А называется функцией распределения fа/А(х). Активные (рассеянные) П. и пассивные П. (не принявшие участия во взаимодействии, «остатки» начальных адронов) превращаются в адронные струи, имеющие те же импульс, ср. электрич. заряд, барионное число и др. сохраняющиеся квантовые числа (за исключением цвета), что и породивший их П. (или остаток адрона).
Партонная модель используется при изучении жёстких процессов, таких как глубоко неупругие процессы рассеяния электрона на протоне, процессы рождения пáры мюонов с большой относит. энергией в адрон-адронных столкновениях, для феноменологич. описания инклюзивных сечений рождения мезонов с большими поперечными импульсами, во множественных процессах (см. Множественное рождение частиц).
Модель П. для жёстких процессов теоретически обоснована и уточнена в КХД, где она является следствием свойства факторизации сечений жёстких процессов, т. е. разделения их на подпроцессы с П. с большой передачей импульса, на «мягкие» остатки П. в исходных адронах и фрагментацию (превращение) рассеянных П. в конечные адроны. Уточнения партонной модели приводят к слабой (логарифмической) зависимости функций распределений и фрагментации от Q2 и к отказу от точечности П., т. е. к учёту неупругих подпроцессов и радиационных поправок по теории возмущений КХД.