Логин:   Пароль:  

Соцсети



Ещё в разделе
Опрос

Как вам наш ресурс ?

Отлично
Хорошо
Удов.
Плохо


Результаты
Все опросы

Партнёры

Определены точные значения массы легких кварков

Группа физиков из Великобритании, Испании, США и Канады рассчитала точные значения массы наиболее легких верхнего (u) и нижнего (d) кварков.
Автор: Дмитрий Сафин
Написал: Amro Дата: 2010-04-05 15:00
Группа физиков из Великобритании, Испании, США и Канады рассчитала точные значения массы наиболее легких верхнего (u) и нижнего (d) кварков.

Первые доказательства существования кварков были получены более 40 лет назад, однако измерить их массу в эксперименте или хотя бы дать ее теоретическую оценку долгое время не удавалось. Причина проста: свойство конфайнмента препятствует наблюдению кварков в свободном состоянии, и физикам приходится работать с адронами — элементарными частицами, в состав которых входят кварки.
При этом необходимо понимать, что основные физические свойства частицы определяются ограниченным числом валентных кварков, которые взаимодействуют и связываются друг с другом посредством глюонов. Помимо них, в адронах есть постоянно рождающиеся и исчезающие виртуальные пары частиц (так называемые морские кварки). В случае протона, который состоит, как считается, из двух верхних кварков и одного нижнего, эти три валентные частицы отвечают менее чем за два процента его массы.

Массы четырех легчайших кварков, приводимые учеными в рассматриваемой статье. Погрешности значений, которые даются в документах международной коллаборации Particle Data Group, показаны цветом. (Иллюстрация из журнала Physical Review Letters.)

Для расчета характеристик адронов ученые используют методы квантовой хромодинамики (КХД) на решетке. В этой популярной трактовке квантовой хромодинамики — теории, описывающей сильное взаимодействие, в котором участвуют кварки и глюоны, — время принимается дискретным. В пространстве виртуального адрона строится решетка, в узлах которой определяются поля, соответствующие кваркам, а в звеньях, соединяющих соседние узлы, — поля, соответствующие глюонам. Точность моделирования, как несложно догадаться, определяется размером звеньев, которые постепенно уменьшаются с ростом мощности суперкомпьютеров.

При расчетах в рамках КХД на решетке массы кварков подбираются таким образом, чтобы свойства получающихся адронов соответствовали экспериментальным данным. Массы тяжелых кварков уже определены с достаточно высокой точностью, но погрешность значений, установленных для легких фундаментальных частиц, составляла целых 30%.

Авторы не стали вычислять массы кварков напрямую, а определили соотношение масс очарованного (с) и странного (s) кварков, проведя моделирование для решеток с интервалами между узлами от 0,15 до 0,05 фм. Полученное точное значение — 11,85 ± 0,16 — было использовано в сочетании с установленной в 2008 году массой очарованного кварка и расчетами другой научной группы, которая выяснила соотношения масс странного, верхнего и нижнего кварков. В результате исследователи пришли к тому, что масса u-кварка должна равняться (2,01 ± 0.14) МэВ/с2, а d-кварка — (4,79 ± 0,16). Эти значения, погрешность которых, как видим, намного меньше 30%, составляют лишь 0,214 и 0,510 процента массы протона.

Определение точных параметров кварков позволит теоретикам с большей уверенностью предсказывать и интерпретировать результаты экспериментов на ускорителях частиц. Ученые также надеются построить теорию, которая будет развивать положения стандартной модели и четко объяснять, почему кварки имеют ту или иную массу; очевидно, для этого физикам необходимо знать ее численное значение.

По мнению сотрудника Колумбийского университета (США) Нормана Криста (Norman Christ), представленные величины требуют дополнительной проверки: в своих расчетах авторы делают несколько допущений, которые могут влиять на результат. «Больше всего мне хотелось бы увидеть подтверждение этих данных от конкурирующей группы, которая приложит все усилия для того, чтобы найти ошибку в вычислениях», — замечает г-н Крист.


science.compulenta.ru

Похожие страницы :

Рейтинг:
Комментарии: (0)

Пока комментариев нет
2006-2015г. © Научно-Образовательный портал "Вся Физика"
Копирование материалов с данного сайта разрешено, при условии наличия ссылки на ресурс "Вся Физика"
Страница создана за 0.047 секунды