Glyuon

Glyuon elementar zarracha boʻlib, u kvarklar orasidagi kuchli o'zaro ta'sir uchun almashinadigan zarracha (yoki gauge bozoni) rolini oʻynaydi. Glyuonning vazifasi Ikki zaryadlangan zarrachalar orasidagi elektromagnit kuchda fotonlarning almashinuviga oʻxshaydi^[1]. Glyuonlar kvarklarni bir-biriga bogʻlab, proton va neytron kabi adronlarni hosil qiladi.

Glyuonlar kvant xromodinamikasida (KXD) kvarklarning kuchli oʻzaro taʼsirida vositachilik qiluvchi vektor gauge bozonlardir. Glyuonlarning oʻzi kuchli oʻzaro taʼsirda rang zaryadini ham olib yuradi. Bu elektromagnit oʻzaro taʼsirda vositachilik qiluvchi, zaryadsiz fotonga oʻxshamaydi. Shuning uchun glyuonlar kuchli oʻzaro taʼsirda ishtirok etadilar, bu esa vositachilik qilishdan tashqari, KXD ni kvant elektrodinamikasiga (KED) qaraganda tahlil qilishni sezilarli darajada qiyinlashtiradi.

Xususiyatlari

Glyuon vektor bozondir, yaʼni foton kabi spini 1 ga teng. Massiv, spini 1 ga teng zarralar uchta qutblanish holatiga ega boʻlsa-da, glyuon kabi massasiz oʻlchovli bozonlar faqat ikkita qutblanish holatiga ega, chunki gauge invarintligi qutblanish glyuon harakatlanayotgan yoʻnalishga koʻndalang boʻlishini talab qiladi. Kvant maydon nazariyasida uzluksiz gauge invariantligi gauge bozonlarining nol massaga ega boʻlishini talab qiladi. Tajribalar glyuonning tinchlikdagi massasini (agar mavjud boʻlsa) bir necha meV/c ² dan kamroq qilib cheklaydi. Gluonning ichki juftligi manfiy qiymatga ega.

Glyuonlarni hisoblash

KED da yagona foton yoki Kuchsiz oʻzaro taʼsirning uchta W va Z bozonlar ishtirok etsa,KXDda sakkizta mustaqil glyuon turi mavjud.

Biroq, glyuonlar rang zaryad hodisasiga (ularning rang va anti-rang kombinatsiyasi mavjudli uchun) sabab boʻlasi. Kvarklar uch xil rang zaryadini olib yuradi; antikvarklar uch turdagi anti-rang olib yuradi. Shuningdek, glyuonlarni ham rang, ham anti-rang olib yuruvchi deb hisoblash mumkin. Bu glyuonlarda rang va anti-rangning toʻqqizta mumkin boʻlgan kombinatsiyasini beradi. Quyida ushbu kombinatsiyalar roʻyxati (va ularning sxematik nomlari) keltirilgan:

qizil-antiqizil ( $r{\bar {r}}$ ), qizil-antiyashil ( $r{\bar {g}}$ ), qizil-antikoʻk ( $r{\bar {b}}$ )
yashil-antiqizil ( $g{\bar {r}}$ ), yashil-antiyashil ( $g{\bar {g}}$ ), yashil-antikoʻk ( $g{\bar {b}}$ )
koʻk-antiqizil ( $b{\bar {r}}$ ), koʻk-antiyashil ( $b{\bar {g}}$ ), koʻk-antikoʻk ( $b{\bar {b}}$ )

2-diagramma: e ⁺ e ^- → Y(9.46) → 3g

Bu kuzatilgan glyuonlarning haqiqiy rang holatlari emas, balki effektiv holatlardir. Ularning qanday birlashganligini toʻgʻri tushunish uchun rang zaryadining matematikasini batafsilroq koʻrib chiqish maqsadga muvofiq boʻladi.

Rangli singlet holat

Tabiatda kuzatilayotgan barqaror kuchli oʻzaro taʼsirlashuvchi zarralar (masalan, proton va neytron, yaʼni adronlar) „rangsiz“, aniqrogʻi ular „rang-singlet“ holatida boʻlib, matematik jihatdan spin singlet holatga oʻxshash, deb aytiladi^[2]. Bunday holatlar boshqa rang holatlari bilan emas, balki boshqa rangli singletlar bilan oʻzaro taʼsir oʻtkazishga imkon beradi; chunki uzoq masofalarda glyuonlarning oʻzaro taʼsiri mavjud emas, bu singlet holatdagi glyuonlar ham mavjud emasligini koʻrsatadi.

Rang singlet holat^[3]

(r{\bar {r}}+b{\bar {b}}+g{\bar {g}})/{\sqrt {3}}.

Boshqacha qilib aytganda, agar glyuonning rang holatini oʻlchash mumkin boʻlsa, uning qizil-antiqizil, koʻk-antikoʻk yoki yashil-antiyashil boʻlish ehtimolliklari teng boʻlar edi.

Sakkiz rang

Glyuonlarning „sakkiz turi“ yoki „sakkiz rangi“ ga mos keladigan sakkizta mustaqil rang holati mavjud. Yuqorida muhokama qilinganidek, ushbu rang holatlari birgalikda kelishi mumkinligi sababli, „rangli oktet“ deb nomlanuvchi holatlarni koʻrsatishning koʻplab usullari mavjud. Tez-tez ishlatiladigan roʻyxat^[4]:

$(r{\bar {b}}+b{\bar {r}})/{\sqrt {2}}$		$-i(r{\bar {b}}-b{\bar {r}})/{\sqrt {2}}$
$(r{\bar {g}}+g{\bar {r}})/{\sqrt {2}}$		$-i(r{\bar {g}}-g{\bar {r}})/{\sqrt {2}}$
$(b{\bar {g}}+g{\bar {b}})/{\sqrt {2}}$		$-i(b{\bar {g}}-g{\bar {b}})/{\sqrt {2}}$
$(r{\bar {r}}-b{\bar {b}})/{\sqrt {2}}$		$(r{\bar {r}}+b{\bar {b}}-2g{\bar {g}})/{\sqrt {6}}.$

Gruppalar nazariyasi tafsilotlari

Texnik jihatdan KXD SU(3) gauge simmetriyasiga ega gauge nazariyasidir . Kvarklar N_f flavorda spinorlar sifatida kiritiladi va har biri SU(3) rang gauge gruppaning fundamental koʻrinishida boʻladi (triplet, 3). Glyuonlar SU(3) rangining qoʻshma tasviridagi vektorlar (oktetlar, 8 bilan belgilanadi). Umumiy gauge guruhi uchun kuch tashuvchilar soni (masalan, fotonlar yoki glyuonlar) har doim qoʻshma vakillik oʻlchamiga teng. SU(N) ning oddiy holati uchun bu tasvirning oʻlchami N² − 1 ga teng.

Eksperimental kuzatishlar

Kvarklar va glyuonlar (rangli) koʻproq kvark va glyuonlarga boʻlinish orqali oʻzini namoyon qiladi, ular oʻz navbatida jetlarda korrelyatsiya qilingan normal (rangsiz) zarrachalarga adronlashadi. 1978-yil yozgi konferentsiyalarida^[5] maʼlum boʻlishicha, DORIS (DESY) elektron-pozitron toʻqnashuvidagi PLUTO detektori juda tor rezonans Y(9.46) ning adronik parchalanishi uchta glyuon tomonidan ishlab chiqarilgan uch reaktiv hodisa topologiyalari sifatida talqin qilinishi mumkin boʻlgan birinchi dalilni keltirdi. Keyinchalik, xuddi shu tajriba boʻyicha chop etilgan tahlillar bu talqinni, shuningdek, glyuonning spin = 1 tabiatini tasdiqladi^[6]^[7] (PLUTO tajribalariga qarang).

1979-yil yozida PETRA (DESY) elektron-pozitron toʻqnashuvida yuqori energiyalarda yana uch reaktiv topologiyalar kuzatildi, ular endi TASSO^[8], MARK-J^[9] va PLUTO tomonidan aniq koʻrinadigan qq^- gluon bremsstrahlung deb talqin qilinadi. Glyuonning spin=1 xususiyati 1980 yilda TASSO^[10] va PLUTO tajribalari^[11] bilan tasdiqlangan. 1991 yilda CERN da LEP saqlash halqasida oʻtkazilgan keyingi tajriba bu natijani yana tasdiqladi^[12].

Glyuonlar KXD tomonidan tasvirlangan va ayniqsa DESY da HERA elektron-proton kollayderida oʻrganilgan kvarklar va glyuonlar oʻrtasidagi elementar kuchli oʻzaro taʼsirlarda muhim rol oʻynaydi. Protondagi glyuonlarning soni va impuls taqsimoti (glyuon zichligi) 1996-2007 yillarda H1 va ZEUS^[13] tajribalari bilan oʻlchandi. Glyuonning proton spiniga qoʻshgan hissasi HERA da HERMES tajribasi tomonidan oʻrganilgan^[14]. Shuningdek, protondagi glyuon zichligi ham oʻlchangan (adronik tarzda harakat qilganda)^[15].

Yana qarang

↑ C.R. Nave. „The Color Force“. HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics. Qaraldi: 2012-yil 2-aprel.
↑ David Griffiths. Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons, 1987 — 280–281-bet. ISBN 978-0-471-60386-3.
↑ David Griffiths. Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons, 1987 — 280–281-bet. ISBN 978-0-471-60386-3.
↑ David Griffiths. Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons, 1987 — 280–281-bet. ISBN 978-0-471-60386-3.
↑ B.R. Stella and H.-J. Meyer (2011). „Υ(9.46 GeV) and the gluon discovery (a critical recollection of PLUTO results)“.
↑ Berger, Ch. (1979). "Jet analysis of the Υ(9.46) decay into charged hadrons". Physics Letters B 82 (3–4): 449. doi:10.1016/0370-2693(79)90265-X.
↑ Berger, Ch. (1981). "Topology of the Υ decay". Zeitschrift für Physik C 8 (2): 101. doi:10.1007/BF01547873.
↑ Brandelik, R. (1979). "Evidence for Planar Events in e⁺e⁻ annihilation at High Energies". Physics Letters B 86 (2): 243–249. doi:10.1016/0370-2693(79)90830-X.
↑ Barber, D.P. (1979). "Discovery of Three-Jet Events and a Test of Quantum Chromodynamics at PETRA". Physical Review Letters 43 (12): 830. doi:10.1103/PhysRevLett.43.830.
↑ Brandelik, R. (1980). "Evidence for a spin-1 gluon in three-jet events". Physics Letters B 97 (3–4): 453. doi:10.1016/0370-2693(80)90639-5.
↑ Berger, Ch. (1980). "A study of multi-jet events in e⁺e⁻ annihilation". Physics Letters B 97 (3–4): 459. doi:10.1016/0370-2693(80)90640-1.
↑ Alexander, G. (1991). "Measurement of three-jet distributions sensitive to the gluon spin in e⁺e⁻ Annihilations at √s = 91 GeV". Zeitschrift für Physik C 52 (4): 543. doi:10.1007/BF01562326.
↑ Lindeman, L. (1997). "Proton structure functions and gluon density at HERA". Nuclear Physics B: Proceedings Supplements 64 (1): 179–183. doi:10.1016/S0920-5632(97)01057-8.
↑ „The spinning world at DESY“. www-hermes.desy.de. 2021-yil 25-mayda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2018-yil 26-mart.
↑ Adloff, C. (1999). "Charged particle cross sections in the photoproduction and extraction of the gluon density in the photon". European Physical Journal C 10 (3): 363–372. doi:10.1007/s100520050761.

Adabiyotlar

A. Ali and G. Kramer (2011). "JETS and QCD: A historical review of the discovery of the quark and gluon jets and its impact on QCD". European Physical Journal H 36 (2): 245–326. doi:10.1140/epjh/e2011-10047-1.

Kembrij maʼlumotnomasi 8 : Kvant xromodinamikasi — Zarrachalar fizikasi

Havolalar

Big Think veb-sayti, QCD Octet-ning aniq tushuntirishi

[HyperPhysics-1] C.R. Nave. „The Color Force“. HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics. Qaraldi: 2012-yil 2-aprel.

[2] David Griffiths. Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons, 1987 — 280–281-bet. ISBN 978-0-471-60386-3.

[3] David Griffiths. Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons, 1987 — 280–281-bet. ISBN 978-0-471-60386-3.

[Griff-4] David Griffiths. Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons, 1987 — 280–281-bet. ISBN 978-0-471-60386-3.

[SMY2-5] B.R. Stella and H.-J. Meyer (2011). „Υ(9.46 GeV) and the gluon discovery (a critical recollection of PLUTO results)“.

[6] Berger, Ch. (1979). "Jet analysis of the Υ(9.46) decay into charged hadrons". Physics Letters B 82 (3–4): 449. doi:10.1016/0370-2693(79)90265-X.

[7] Berger, Ch. (1981). "Topology of the Υ decay". Zeitschrift für Physik C 8 (2): 101. doi:10.1007/BF01547873.

[8] Brandelik, R. (1979). "Evidence for Planar Events in e⁺e⁻ annihilation at High Energies". Physics Letters B 86 (2): 243–249. doi:10.1016/0370-2693(79)90830-X.

[9] Barber, D.P. (1979). "Discovery of Three-Jet Events and a Test of Quantum Chromodynamics at PETRA". Physical Review Letters 43 (12): 830. doi:10.1103/PhysRevLett.43.830.

[10] Brandelik, R. (1980). "Evidence for a spin-1 gluon in three-jet events". Physics Letters B 97 (3–4): 453. doi:10.1016/0370-2693(80)90639-5.

[11] Berger, Ch. (1980). "A study of multi-jet events in e⁺e⁻ annihilation". Physics Letters B 97 (3–4): 459. doi:10.1016/0370-2693(80)90640-1.

[12] Alexander, G. (1991). "Measurement of three-jet distributions sensitive to the gluon spin in e⁺e⁻ Annihilations at √s = 91 GeV". Zeitschrift für Physik C 52 (4): 543. doi:10.1007/BF01562326.

[13] Lindeman, L. (1997). "Proton structure functions and gluon density at HERA". Nuclear Physics B: Proceedings Supplements 64 (1): 179–183. doi:10.1016/S0920-5632(97)01057-8.

[14] „The spinning world at DESY“. www-hermes.desy.de. 2021-yil 25-mayda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2018-yil 26-mart.

[15] Adloff, C. (1999). "Charged particle cross sections in the photoproduction and extraction of the gluon density in the photon". European Physical Journal C 10 (3): 363–372. doi:10.1007/s100520050761.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]