Энергия связи квантовой хромодинамики

Энергия связи квантовой хромодинамики ( энергия связи КХД ), энергия связи глюонов или энергия связи хромодинамической связи — это энергия связывания кварков вместе в адроны . Это энергия поля сильного взаимодействия , опосредованного глюонами . Энергия движения и энергия взаимодействия составляют большую часть массы адрона. ^[1]

Источник массы

Большая часть массы адронов на самом деле представляет собой энергию связи КХД через эквивалентность массы и энергии . Это явление связано с нарушением киральной симметрии . В случае нуклонов – протонов и нейтронов – энергия связи КХД составляет около 99% массы нуклона.

Кинетическая энергия составляющих адрона, движущихся со скоростью, близкой к скорости света , вносит большой вклад в массу адрона. ^[1] в противном случае большая часть остального - это фактическая энергия связи КХД, которая сложным образом возникает из потенциально-подобных членов в лангранжиане КХД.

Для протонов сумма масс покоя трех валентных кварков (двух верхних и одного нижнего кварка ) составляет примерно 9,4 МэВ/ с. ², а полная масса протона составляет около 938,3 МэВ/ с. ². В стандартной модели эту «токовую массу кварка» номинально можно отнести к взаимодействию Хиггса. Для нейтронов сумма масс покоя трех валентных кварков (двух нижних кварков и одного верхнего кварка) составляет примерно 11,9 МэВ/ с. ², а полная масса нейтрона составляет около 939,6 МэВ/ с. ². Учитывая, что почти вся масса атома сосредоточена в нуклонах, это означает, что около 99% массы обычной материи ( барионной материи ) представляет собой, по сути, хромодинамическую энергию связи.

Глюонная энергия

Хотя глюоны не имеют массы , они все же обладают энергией – хромодинамической энергией связи. В этом они похожи на фотоны , которые также являются безмассовыми частицами, несущими энергию – энергию фотонов . Количество энергии на один глюон, или «энергия глюона», измеряется напрямую, хотя ее распределение можно вывести из экспериментов по глубокому неупругому рассеянию (DIS) (старое, но все еще актуальное введение см. В ссылке [4]). В отличие от энергии фотонов, которая поддается количественной оценке, описывается соотношением Планка-Эйнштейна фотона и зависит от одной переменной ( частоты ), не существует простой формулы для количества энергии, переносимой каждым глюоном. Хотя эффекты одного фотона можно наблюдать, одиночные глюоны не наблюдались вне адрона. Адрон в совокупности ^[2] состоит из глюонов, валентных кварков, морских кварков и других виртуальных частиц .

О глюонном составе адрона можно судить по измерениям DIS. Опять же, не вся энергия связи КХД является энергией глюонного взаимодействия, а, скорее, некоторая ее часть возникает из кинетической энергии составляющих адрона. ^[3] В настоящее время полную энергию связи КХД на адрон можно определить с помощью комбинации упомянутых факторов. В будущем исследования кварк-глюонной плазмы лучше дополнят исследования DIS и улучшат наше понимание ситуации.

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Штрасслер, Мэтт (15 апреля 2013 г.). «Протоны и нейтроны: огромное столпотворение в материи» . Особого значения . Проверено 30 мая 2016 г. .
^ Чо, Адриан (2 апреля 2010 г.). «Наконец-то определена масса обычного кварка» . Научный журнал . АААС . Проверено 30 мая 2016 г. .
^ Разложение массы протона (решеточная КХД)

° Хальзен, Фрэнсис и Мартин, Джон, «Кварки и лептоны: вводный курс в современную физику элементарных частиц», John Wiley & Sons (1984).

[MS-1] Перейти обратно: ^а ^б Штрасслер, Мэтт (15 апреля 2013 г.). «Протоны и нейтроны: огромное столпотворение в материи» . Особого значения . Проверено 30 мая 2016 г. .

[2] Чо, Адриан (2 апреля 2010 г.). «Наконец-то определена масса обычного кварка» . Научный журнал . АААС . Проверено 30 мая 2016 г. .

[3] Разложение массы протона (решеточная КХД)

[1]

[2]

[3]