Egy elemi részecske mérete

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt hozzászólók, és jelentősen eltérhet a 2014. június 27-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 11 szerkesztést igényelnek .

Az elemi részecske mérete egy olyan részecskekarakterisztika , amely tükrözi elektromos töltésének térbeli eloszlását . Általában az elektromos töltéseloszlás effektív sugaráról beszélnek , ami a tömegeloszlást is jellemzi:

{\sqrt {\left\langle \mathbf {r} ^{2}\right\rangle ))={\sqrt {\int \limits _{V}\rho _{e}(\mathbf {r } )\,{\mathbf {r} ^{2}}\,{\operátornév {d} }V}}

ahol

$\mathbf {r}$ a sugárvektor ,
${\sqrt {\left\langle \mathbf {r} ^{2}\right\rangle ))$ az elektromos töltéseloszlás négyzetes középső sugara,
$\rho _{e}(\mathbf {r} )$ a normalizált töltéssűrűség (a sugárvektor függvényében):

Normalizálási feltétel:

\int \limits _{V}\rho _{e}(\mathbf {r} )\,{\operátornév {d} }V=1

${\operatorname {d} }V$ a térfogat elem .

A szabványmodell rendelkezései

A Standard Modell keretein belül az elemi részecskéket két minőségileg különböző típusra osztják: kölcsönhatáshordozókra , amelyek mérőbozonok ( foton , W- és Z-bozonok és 8 gluon ), valamint anyagrészecskék, amelyeket két csoport képvisel: kvark . és leptonok . A kvarkokat a leptonokkal ellentétben nem találták szabad állapotban (ezt a kvantumkromodinamika bezártságelmélete magyarázza ). Ezért a mérőbozonok, kvarkok és leptonok pontszerűek (szerkezettelenek) 10–18 m nagyságrendű léptékig [1] . A hadronizáció során hadronok keletkeznek kvarkokból (valamint antikvarkokból ) és gluonokból [2] . Az összetett részecskék ezen osztálya két csoportra oszlik: barionokra (3 kvarkból áll) és mezonokra (egy kvarkból és egy antikvarkból áll). A barionok közül a legkönnyebb és legstabilabb a nukleonok , amelyek az atommagot alkotják , és amelyeket a proton és a neutron képvisel . A mezonok közé tartoznak a pionok ( π -mezonok), a kaonok ( K -mezonok) és még sokan mások. Az elemi részecskék sokfélesége miatt méretük nagyon eltérő.

A mérőbozonok, kvarkok és leptonok méreteit végül nem találták meg az elvégzett mérések pontosságán belül . Ez azt jelenti, hogy méreteik 10–18 m -nél kisebbek ( lásd a fenti magyarázatot ). Ha ezeknek a részecskéknek a végső méretét a további kísérletekben nem találjuk meg, akkor ez arra utalhat, hogy a mérőbozonok, kvarkok és leptonok mérete közel van az alaphosszhoz (ami nagyon valószínű [3] , hogy megegyezik a Planck-hosszal 1,6⋅10 − 35 m -ig ).

A szerkezet nélküli részecskékkel ellentétben a hadron mérete jól kimutatható . Jellegzetes négyzetes középsugarukat a bezártság (vagy a kvarkok bezártsága) sugara határozza meg, és nagyságrendileg 10–15 m ( 1 fm ). Sőt, hadronról hadronra változik.

Összefüggés a gyökér-négyzet sugár és a részecske alaktényezője között

A töltéseloszlás RMS sugarát a részecske alaktényezőjével ( töltéssűrűségük Fourier-transzformációjával ) a következő képlettel viszonyítjuk:

F(q^{2})=\int \limits _{V}\rho _{e}\,e^{iq\mathbf {r} }\,{\operátornév {d} }V

hol van a képzeletbeli egység . $én$

Kis értékek esetén a következő bővítés érvényes: $q^{2}$

F\left(q^{2}\right)=1-{\frac {1}{6}}\left\langle \mathbf {r} ^{2}\right\rangle q^{2} +\ldots

A proton méretei, π ± és K ± mezonok

A mai napig a proton elektromos töltésének eloszlásának négyzetes középső sugarait, a töltött π- és K - mezonokat sikerült a legmegbízhatóbban megmérni. A proton alaktényezőinek mérése a rajta lévő elektronok szóródásával kapcsolatos kísérletekben, valamint a π- és K - mezonok alaktényezőinek mérése az anyag elektronjain való szóródásukkal kapcsolatos kísérletekben lehetővé tette a megfelelő négyzetes középérték meghatározását. sugarak:

protonhoz : _

{\sqrt {\left\langle \mathbf {r} _{p}^{2}\right\rangle ))

= (0,8751 ± 0,0061) 10–15 m [4] ,

π ± -mezonokra : _

{\sqrt {\left\langle \mathbf {r} _{\pi ^{\pm }}^{2}\right\rangle }}

= (0,663 ± 0,023) 10–15 m [5] ,

K ± -mezonokhoz : _

{\sqrt {\left\langle \mathbf {r} _{K^{\pm }}^{2}\right\rangle }}

= (0,53 ± 0,05) 10 −15 m [5] .

A hibák az elvégzett kísérletek pontossági szintjét tükrözik.

Lásd még

Irodalom

A. M. Prokhorov főszerkesztő . Fizikai Enciklopédia . — M .: Szovjet enciklopédia . ( elektronikus változat )

Jegyzetek

↑ Becslés az 1990-es évek elején (lásd A. M. Prokhorov. Fizikai enciklopédia )
↑ Bezárás és hadronizálás archív másolata 2011. március 20-án a Wayback Machine -nél az Elementa.ru webhelyen
↑ A. M. Prohorov. Physical Encyclopedia , "Fundamental long" cikk ( elektronikus változat ).
↑ http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Archiválva : 2013. december 8., a Wayback Machine Fundamental Physical Constants - Teljes lista
↑ 1 2 A. M. Prohorov. Fizikai Enciklopédia .