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楼主: henryharry2

[建议] 量子色动力学

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 楼主| 发表于 2016-11-10 10:44:19 | 显示全部楼层

量子色动力学的创生

物理学家除了得到已有理论和数据所提出的限制这一启示之外,并没有别的认识通道来接近假说实体及其用以解释现象的动力学。在量子色动力学案例中,上面所展示的理论拥有相互矛盾的假说。然而,当数据(例如强子谱、雷琪轨迹、π介子-双伽马衰变率或者在正负电子湮灭中强子和μ子产生的总横截面的比率R)仅仅在被理论加以解释时,数据才是有意义的。于是,对理论学家而言,如何通过概念整合,把这些数据的启示意义解读出来并且继续推进,去获取一个新基本理论的概念基础的系统阐述,这将是一个令人敬畏的挑战。并且,由于量子色动力学的创生以及对它的早期辩护,是发生于冲突观念横生的战场之中的,因此要领悟这一段概念发展史,的确是极度复杂和困难的。
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 楼主| 发表于 2016-11-14 12:51:44 | 显示全部楼层

QCD求和规则

从本质上讲,一个强子在短距离上看上去,就是一个逐步包含越来越多非微扰背景的序列,结果累加起来就形成了对强子参数的限制;换句话说,它是一种QCD求和规律,这种方法最初是由施夫曼和他的同事在1978年提出来的。实际上QCD求和规则方法为理论物理学家们提供了能计算许多性质的强有力工具,例如可以用它计算夸克的质量、介子和重子的衰变性质、磁矩以及其他许多性质。
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 楼主| 发表于 2016-11-22 08:05:05 | 显示全部楼层

标度不变性和部分子

通过采用阿德勒的求和规则并且执行一次同位旋操作,伯约肯(J.Bjorken)由此获得了电生不等式。该不等式改变了高能物理的场景,因为它使得盖尔曼—阿德勒的工作路线紧密地和SLAC里可行的实验结合起来。更重要的是,该不等式给予伯约肯足够的背景知识(这些背景知识积累在近十年的SLAC中),这些背景知识使其能够卓有成效地探究求和规则的饱和机制。也就是,他靠诉诸于与非相对论量子力学进行历史类比而获得了如下认识:从原子或核而来的弹性散射测量了时间平均电荷分布,而拥有不精确的能量分辨率的非弹性散射则测量了电荷的瞬时分布。利用这一直觉,于是便获得了阿德勒求和规则的饱和结构模型和伯约肯自己的不等式,当然,毫无疑问还有处于质子和点状强子组分之间的类弹性散射。这一结果就是著名的标度不变性。
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 楼主| 发表于 2016-11-28 06:00:32 | 显示全部楼层

局域流代数求和规则

用这样的半轻子化过程,作为动量转移的标量函数(标量函数是一种探查核结构的能力的测度),形状因数展示了由所有未知的效应(这种未知效应由虚的强相互作用所引起)而引起的弱相互作用修正。传统上,形状因数是根据S矩阵的极点结构进行研究的,这些极点结构标示了虚粒子对形状因数的可能贡献。事实上,南部阳一郎在他的核形状因数的质-谱表达里,他根据中间态的质量将形状因数看作是一个总和。但是,在阿德勒的求和规则里,从未知态而来的所有效应都是被“打包”的。这一变化有助于他去回避所有的困难,这些困难由暗含的内嵌的不可观察结构的引用而造成的,而这些内嵌的不可观察的结构又是从其基底的局域场理论框架继承而来。
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发表于 2016-12-2 15:28:20 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2016-12-10 05:05:45 | 显示全部楼层

坡密子

重子有一种特性,就是其角动量对质量平方作图,会得到一条相当直的线,这些曲线就称为雷杰轨道,以纪念其发明人雷杰。雷杰理论是根据意大利理论物理学家 Tullio Regge的名字命名的,它用交换介子来描述强子散射,如果夸克的数量大致为常数,该理论就会更加自然。在量子色动力学(QCD)理论诞生之前,人们用雷杰理论,尤其是一种称作坡密子(pomeron)的东西,描述有关总散射截面和弹性散射截面的强相互作用数据的方法。传统的坡密子和QCD理论是一对不和谐的伙伴。尽管QCD可能是一种基本理论,但令人尴尬的是,在处理大多数高能质子-质子和质子-反质子散射问题时,坡密子都要优于QCD理论。
坡密子交换是一种神秘的介子家族中的介子发生的交换。也就是说,坡密子是一系列满足雷杰理论要求的粒子。在能量非常高的情况下,坡密子交换占统治地位,有大量的实验证明确实如此。在它们自己的地盘上,坡密子甚至比QCD理论还要出色。它们的地盘就是所谓的软相互作用,在该过程中,参与碰撞的粒子之间几乎不传递动量。软相互作用会给QCD理论带来麻烦,因为它所涉及的能量太小了,以至于无法使用微扰论。
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 楼主| 发表于 2016-12-13 06:41:10 | 显示全部楼层

奇异物质

李向东等人利用X射线空间卫星的观测资料,结合奇异星研究的最新成果,研究了一批X射线致密源的物态,发现Her X-1、SAX J1808.4-3658和4U 1728-34的质量—半径关系更接近于奇异星的物态,而与中子星相差较大,据此提出它们可能是奇异星。这一系列工作激发了不少国际同行的研究兴趣,其结论得到了Dey等人对奇异星研究结果的完全支持和肯定。著名杂志Nature(电子版)和Physics World还分别专题报道了关于SAX J1808.4-3658的工作。如果这些结论得到观测和理论研究的进一步证实,它们将充分支持Bodmer和Witten关于存在奇异物质的推测,对天体物理学和强相互作用物理学将产生深远的影响。
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 楼主| 发表于 2017-1-15 10:21:08 | 显示全部楼层

部分子

部分子究竟是什么东西? 最自然的一种猜想是,部分子可能就是夸克,或者至少有一部分是夸克。这种观点被称为夸克-部分子模型。按照夸克-部分子模型,原始的作用是通过夸克-部分子进行的。比如在高能电子-正电子对撞过程中,首先通过电磁作用产生一对部分子,而后通过强作用发展成为两束强子。根据动量守恒定律,一对部分子应当向两个相反方向射出去。因此,由这一对部分子发展成的强子将形成明显的向相反方向射出的两束,这叫做喷射或喷注。如果不是通过部分子对这个中间阶段,强子应当向四面八方飞出,很难设想会形成方向相反的两束。实验上果然发现了这种喷射现象,这对于夸克-部分子模型是一个有力支持。从部分子通过强作用发展形成的强子束是可见的。
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 楼主| 发表于 2017-1-25 08:39:20 | 显示全部楼层

非微扰问题

夸克禁闭假定,只有颜色中性(或者称为“白色”)的粒子才能够在自然中观测到。因此仅从质子中取走一个夸克是不允许的;同样,一个自由运动的裸露夸克也不允许存在。但这只是一个假设,该假设是为了解释没有观测到的自由夸克和胶子而提出来的。这个假定从来没有被完整地证明过。禁闭问题被认为是科学中最重要的一个尚未解决的挑战。除了需要证明理论的这个核心假设之外,还有一些额外的因素。QCD理论看上去对一些特殊的情形,例如质子之间发生的某些剧烈碰撞以及产生喷注的过程,解释的不错,但这些仅仅是一部分问题。
理论物理学家们要完整地解释强相互作用,但他们在考虑这项工作之前,必须能够利用QCD理论解释夸克和胶子是怎样结合成质子和中子的。现在问题出现了,由于可观测粒子内部的夸克都处于相对低能的环境中,它们之间的耦合是强相互作用的,在低能状态下QCD微扰理论是不适用的。因此,解释相互作用着的夸克怎样结合成真实粒子以及证明夸克禁闭都是非微扰问题,其中“非微扰”可以翻译为“能量低,距离大约为1飞米”。
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 楼主| 发表于 2017-8-29 16:59:07 | 显示全部楼层

色禁闭

每个守恒定律都和一相应的对称性原理关联着,那么导致电荷守恒的对称性原理是什么呢?这个问题的答案是Weyl给出的,在规范变换下的不变性保证电荷守恒。这是十分重要的,因为它把电荷(Q)和量子力学联系起来了。和电荷的情况一样,也出现了与重子数守恒相对应的对称性问题,但这个规范变换的物理起因是一个谜。
QCD色禁闭至今仍是数学上未被严格证明的假设。其实,只要抛弃绝对时空观,利用弦与场的对偶性一下子就可以证明色禁闭,此时重子数守恒定律与弦相对应,理论家们想太多了。用Gordon的话说:“这不是数学,这是神学。” 闵可夫斯基的绝对时空真是害人不浅,把理论家们全都沿着排水沟带进了黑胡同里。当然,强相互作用仍然很复杂,这可能是线性规范势服从位似变换规律引起的。费曼说的对:“没有人明白量子力学。”
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 楼主| 发表于 2017-9-14 07:57:13 | 显示全部楼层

终极温度

正如Hagedorn指出的,强子态密度对质量的关系图暗示着一种指数增长规律。假如这一倾向继续发展到越来越大的质量,就会存在一个大约为160兆电子伏的“终极温度”,没有任何一个体系可以加热到这个温度以上。假如这一增长比指数还快的话,统计力学的配分函数就会不存在了。于是,强子态密度似乎正在以热力学相符的最大速率增长。数值求解DS方程可得到手征对称性恢复以及退禁闭转变的临界温度为150MeV,有限温度的格点QCD模拟计算得到了类似的结果。
手征对称性的恢复几乎和极限温度一致,正如布鲁克海文的RHIC实验结果所指出的,夸克退禁闭的标志应该是变成夸克-胶子等粒子体,结果却是产生了许多新的粒子,这和理论是互相矛盾的。假如手征对称性在满足乘法定律的同时,还满足加法定律(这是引力的对称性),就可以化解这个矛盾;在手征对称性和退禁闭的临界温度,会有许多新粒子出现,因为为了增加熵,热量会产生新粒子,而不是提高已存在粒子的温度。
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