Померон

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Померон у фізиці є траєкторією Редже, набором квазічастинок зі зростаючим кутовим моментом[1], існування яких було постульовано у 1961 році, щоб описати повільне зростання поперечного перерізу у зіткненнях адронів за великих енергій. Назву отримав на честь Ісака Померанчука.

Огляд[ред.ред. код]

У той час як інші траєкторії в теорії Редже призводять до зменшення поперечних перерізів, померон може призводити до логарифмічного зростання поперечних перерізів, виличина яких, згідно з експериментами, є практично незмінною. Означення померона і передбачення його властивостей були основним успіхом теорії Редже для феноменології сильної взаємодії. Пізніше БФКЛ-померон (описується рівнянням Балицького — Фадіна — Кураєва — Ліпатова) було виведено для випадку іншого кінетичного режиму із теорії збурень для квантової хромодинаміки (QCD), проте його зв'язок із помероном, який спостерігають у м'яких процесах розсіяння (англ. soft high energy scattering) досі не до кінця зрозумілий.

Одним із наслідків гіпотези про існування померона є те, що за достантьо великих енергій поперечні перерізи протон-протонного розсіяння і протон-антипротонного розсіяння мають бути рівними. Дане передбачення обґрунтовав Ісак Померанчук за допомогою аналітичного продовження для кутового моменту, припускаючи, що поперечний переріз не спадає. Власне померон був запропонований і інкорпорований в теорію Редже радянським фізиком Володимиром Грибовим. Джефрі Чю (Geoffrey Chew) та Стівен Фраучі (Steven Frautschi) поширили гіпотезу про померон у західних наукових колах.  

Гіпотезу про померон було добре сприйнято у 60-х, незважаючи на те, що наявні дані про поперечні перерізи для протон-протонного і протон-антипротонного розсіювання показували, що ці перерізи не є рівними. До 90-х років існування померона і деяких його властивостей було експериментально установлено у Fermilab (США) і DESY (Німеччина).

Померон не несе зарядів. Відсутність електричного заряду означає, що обмін помероном не призводить до звичного випромінювання Черенкова, тоді як відсутність кольорового заряду означає, що у таких подіях не випромінюються піони.

Це відповідає спостереженням у експериментах. У протон-протонних і протон-антипротонних зіткненнях для високих енергій, в яких, як очікується, відбувається обмін померонами, спостерігається велика кутова область (rapidity gap), в якій не детектуються вихідні частинки.

Одерон[ред.ред. код]

Див. також: Одерон

Одерон - гіпотетична частинка, двійник померона, що має від'ємну С-парність. Її було запропоновано Лешеком Лукашуком і Басарабом Ніколеску[2] у 1973 році.

Теорія струн[ред.ред. код]

На початках фізики елементарних частинок "померонний сектор" був тим, що тепер називається "сектор закритої струни", те, що називалося "реджеонівський сектор" зараз є "теорію відкритих струн".

Померон у проблемі опису експерименту[ред.ред. код]

Як вже зазначалося, померон є одним із об'єктів теорії Редже (реджистики), поява якого пов'язана зі спробою опису експериментальних даних[3].

Для найпростішого випадку обміном одного реджеону

де - релятивістська амплітуда розсіяння, і - сигнатурний фактор і лишок, що містить у собі всі константи і -залежні фактори, відповідно. Сигнатурний множник має такий вигляд

Для лінійної траєкторії можемо переписати амплітуду в такому вигляді

де добуток переписано як

що випливає із виразу для сигнатурного фактору за визначеною сигнатурою, а також із експериментальних даних, які у виразі представленні у вигляді  множника . Далі, маючи вираз, що пов'язує повний переріз із амплітудою пружного розсіяння без зміни напряму

де та - кінематичні змінні (інваріанти Мандельштама), що використовується для опису процесів розсіяння. Із останньої формули за величиною інтерсепту () можна робити висновки про зростання повного перерізу в асимптотичному випадку великих . Для більшості реджіонів , як видно з останнього виразу для амлітуди розсіяння, такий інтерсепт призводить до зменшення повного перерізу із ростом , але експериментально відомо[4], що при рості повний переріз як функція має плато при величинах і росте при збільшенні енергії. З наміром описати відповідні експериментальні значення повного перерізу, який тоді вважався константою, в 60-х роках було запропоновано траєкторію Редже з інтерсептом , який врешті-решт назвали помероном і позначають . Померон є домінантною траєкторією при пружних і дифракційних процесах, які, як відомо, проходять з обміном вакуумних квантових чисел в -каналі.[5] Якщо померон згідно з початковим припущенням є простим полюсом, то зростання перерізів з енергією, що спостерігається в експериментах, можливе тільки при .

Є декілька припущень щодо розв'язання цієї проблеми. Наприклад, існують такі підходи як унітаризація перерізу розсіяння, в рамках цих підходів існують такі основні моделі: модель простого полюсу із затравочним помероном з інтерсептом більшим за 1 і моделі так званого унітаризованого померона - модель диполя і триполя. Далі зазаначені моделі[6] розглядаються детальніше.

Модель простого полюсу[ред.ред. код]

У цій моделі в процесі унітаризації використовується померон з . Виконавши всі операції пов'язані із унітаризацією, отримуємо, що , в той час як значення інших величин залежать від конкретних моделей. Окрім того деякі моделі, що враховують померон як простий полюс у комплексній площині, з інтерсептом більшим від одиниці, покликані пояснити структуру диференціального перерізу розсіяння, враховуючи розрізи в тій чи іншій формі. Такий померон порушує унітарне обмеження , але твердження, що унітарні поправки важливі тільки при вищих енергіях дають підґрунтя даному підходу.

Модель диполя[ред.ред. код]

Інший спосіб побудувати амплітуду розглядати померон як двократний полюс (диполь) або максимально дозволений унітарністю трикратний полюс (триполь). Для моделі диполя ріст повного перерізу розсіяння: . Диполь є максимально дозволеною сингулярністю, якщо припустити лінійність траєкторії, що відповідає померону. При нелінійній траєкторії асимптотична поведінка повного перерізу також пропорційна логарифму енергії. Вищезазаначені твердження можна отримати з того, що вираз для парціальної амплітуди приймається в формі (для лінійної і нелінійної траєкторій, відповідно):

далі записуючи в -представленні, із використанням перетворення Мелліна,

де - константа розмірності енергії. Враховуючи вирази для зв'язку амплітуди з повним перерізом і перерізом пружного розсіяння

з урахуванням нерівністі і унітарного обмеження, для першого випадку — , для другого — , . Тоді для моделі диполя в цих двох випадках і , що і дає ріст повного перерізу як .

Модель триполя[ред.ред. код]

Модель триполя є максимально можливою сингулярністю , що не порушує унітарного обмеження. Для цієї моделі характерним ростом повного перерізу є . Для моделі триполя в припущенні, що маємо . На даний момент передбачення повних перерізів для асимптотичних значень енергії важко розрізнити, маючи теперішні експериментальні дані, оскільки не можна чітко розділити залежності, що передбачаються моделями в близькій області значень , проте майбутні експерименти, зокрема на Великому адронному колайдері, мають виділити модель, яка дає найточніший опис росту перерізу розсіяння. Поки перевагу надають моделям диполя і триполя.

Примітки[ред.ред. код]

  1. У ядерній фізиці кутовий момент часто називають просто спіном, не розрізняючи орбітальний кутовий момент і власне спін
  2. Łukaszuk, L.; Nicolescu, B. (2008-01-31). A possible interpretation of pp rising total cross-sections. Lettere al Nuovo Cimento (1971-1985) (en) 8 (7). с. 405–413. doi:10.1007/BF02824484. ISSN 1827-613X. Процитовано 2016-04-19. 
  3. Chew, Geoffrey F.; Frautschi, S. C. (1961-11-15). Principle of Equivalence for all Strongly Interacting Particles within the $S$-Matrix Framework. Physical Review Letters 7 (10). с. 394–397. doi:10.1103/PhysRevLett.7.394. Процитовано 2016-04-19. 
  4. Коллинз П. (1980). Введение в реджевскую теорию и физику высоких энергий(Перевод с англ.). Москва: Атомиздат. с. 432. 
  5. High-energy particle diffraction. (English). Berlin: Springer. 2002. с. 410. 
  6. Martynov, E. (2007-10-22). Elastic $pp$ and $\overline{p}p$ scattering in models with a unitarized Pomeron. Physical Review D 76 (7). с. 074030. doi:10.1103/PhysRevD.76.074030. Процитовано 2016-04-19. 

Додатково[ред.ред. код]

Зовнішні посилання[ред.ред. код]