Alkuainehiukkasen koko

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 27. kesäkuuta 2014 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 11 muokkausta .

Alkuainehiukkasen koko on hiukkasen ominaisuus , joka heijastaa sen sähkövarauksen spatiaalista jakautumista . Yleensä he puhuvat sähkövarausjakauman rms - säteestä , joka myös luonnehtii massajakaumaa:

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

missä

$\mathbf {r}$ on sädevektori ,
${\sqrt {\left\langle \mathbf {r} ^{2}\right\rangle ))$ on sähkövarauksen jakautumisen neliön keskiarvosäde,
$\rho _{e}(\mathbf {r} )$ on normalisoitu varaustiheys (sädevektorin funktiona):

Normalisointitila:

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

${\operaattorin nimi {d} }V$ on tilavuuselementti .

Vakiomallin määräykset

Standardimallin puitteissa alkuainehiukkaset jaetaan kahteen laadullisesti erilaiseen tyyppiin: vuorovaikutuksen kantajiin , jotka ovat mittabosoneja ( fotonit , W- ja Z-bosonit ja 8 gluonia ) ja ainehiukkasiin, joita edustaa kaksi ryhmää: kvarkit . ja leptonit . Kvarkkeja, toisin kuin leptoneja, ei ole löydetty vapaassa tilassa (tämä selittyy kvanttikromodynamiikan sulkemisteorialla ) . Siksi mittabosonit, kvarkit ja leptonit ovat pistemäisiä (rakenteettomia) 10–18 metrin mittakaavaan asti [ 1 ] . Hadronisaatioprosessissa hadroneja muodostuu kvarkeista (sekä antikvarkeista ) ja gluoneista [ 2] . Tämä yhdistehiukkasten luokka on jaettu kahteen ryhmään: baryonit (koostuvat 3 kvarkista) ja mesonit (koostuvat kvarkista ja antikvarkista). Baryoneista kevyimmät ja stabiiliimmat ovat nukleonit , jotka muodostavat atomin ytimen ja joita edustavat protoni ja neutroni . Mesoneja ovat pionit ( π -mesonit), kaonit ( K -mesonit) ja monet muut. Alkuainehiukkasten laajan valikoiman vuoksi niiden koot ovat hyvin erilaisia.

Bosonien, kvarkkien ja leptonien kokoja ei lopulta löydetty suoritettujen mittausten tarkkuuden sisällä . Tämä tarkoittaa, että niiden mitat ovat alle 10 -18 m ( katso selitys yllä ). Jos näiden hiukkasten lopullisia kokoja ei löydy jatkokokeissa, tämä voi viitata siihen, että mittabosonien, kvarkkien ja leptonien koot ovat lähellä peruspituutta (joka hyvin todennäköisesti [3] voi osoittautua Planckin pituuden suuruiseksi 1,6⋅10 − 35 metriin ).

Toisin kuin rakenteettomat hiukkaset, hadronin koot ovat melko havaittavissa . Niiden ominaisen neliöjuurisäteen määrää rajaussäde (tai kvarkkien rajaus) ja se on suuruusluokkaa 10 −15 m ( 1 fm ). Lisäksi se vaihtelee hadroneista hadroneihin.

Neliösäteen ja hiukkasten muototekijän välinen suhde

Varausjakauman RMS-säde on suhteutettu hiukkasten muototekijään ( niiden varaustiheyden Fourier-muunnos ) seuraavalla kaavalla:

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

missä on kuvitteellinen yksikkö . $i$

Pienille arvoille seuraava laajennus on voimassa: ${\displaystyle q^{2))$

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

Protonien, π ± ja K ± mesonien koot

Toistaiseksi luotettavimmin on mitattu protonin, varautuneiden π- ja K - mesonien sähkövarauksen jakautumisen neliöjuurisäteet. Protonin muototekijöiden mittaus kokeissa sen päällä olevien elektronien sirontaa koskevissa kokeissa ja π- ja K - mesonien muototekijöiden mittaus kokeissa niiden siroamisesta aineen elektroneihin mahdollisti vastaavan neliön keskiarvon määrittämisen. säteet:

protonille : _

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

= (0,8751 ± 0,0061) 10–15 m [4] ,

π ± -mesoneille : _

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

= (0,663 ± 0,023) 10–15 m [5] ,

K ± -mesoneille : _

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

= (0,53 ± 0,05) 10 -15 m [5] .

Virheet kuvastavat suoritettujen kokeiden tarkkuustasoa.

Katso myös

Kirjallisuus

Päätoimittaja A. M. Prokhorov . Fyysinen tietosanakirja . - M .: Neuvostoliiton tietosanakirja . ( sähköinen versio )

Muistiinpanot

↑ Arvio 1990-luvun alussa (katso A. M. Prokhorov. Physical Encyclopedia )
↑ Elementa.ru - verkkosivuston Wayback Machinessa 20. maaliskuuta 2011 päivätty arkistointikopio .
↑ A. M. Prokhorov. Physical Encyclopedia , artikkeli "Peruspituus" ( sähköinen versio ).
↑ http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Arkistoitu 8. joulukuuta 2013 Wayback Machine Fundamental Physical Constantsissa - täydellinen luettelo
↑ 1 2 A. M. Prokhorov. Fyysinen tietosanakirja .