Tuesday, November 25, 2014

费曼进一步分析散射过程 由于能量很高,电子与质子的相对运动速度接近光速。电子是个点粒子,它的尺度不会受到速度的影响。电子所看到的质子,由于沿运动方向的收缩,变成了扁平的煎饼状了。又因为相对论引起的时间延缓,质子内部的部分子都冻结在自己的位置上。在这个基础上,费曼又进一步假设电子在靠近质子时发射的虚光子只与部分子中的某一个发生相互作用。每个部分子都被看做是自由的、没有结构的点粒子,它们与光子的相互作用时很象电子

刚好这时费曼在对广义相对论做了几年研究之后,决定重新回到基本粒子上来。他向他的同事询问有什么有意思的问题,人们告诉了他关于SLAC的实验。于是,他决定访问SLAC,看看他们正在做什么。费曼到达时,实验家们刚刚得到了许多新的数据,但没有人能解释它。费曼决定自己来试一试。他首先对电子与质子做了一番分析。由量子电动力学知道,电子要引起周围发生真空极化。它放出一些虚光子,这些虚光子又变成一对虚的正、负电子,正、负电子再演变成虚光子,于是电子实际上被电子云所包围。但由于电子是个类点粒子,在散射过程中,它的电子云一般不会表现出来。质子就不同了。它不仅有电磁过程产生的质子云,强作用过程使质子周围还要产生介子云。如果考虑质子的夸克模型,还要把夸克和反夸克产生的各种虚过程包括进去,图像非常复杂。费曼在分析时,没有逐个研究这些具体成份,而把它们统称为“部分子”。由此出发建立的模型称为“部分子模型”。
建立了模型之后,费曼进一步分析散射过程。由于能量很高,电子与质子的相对运动速度接近光速。电子是个点粒子,它的尺度不会受到速度的影响。电子所看到的质子,由于沿运动方向的收缩,变成了扁平的煎饼状了。又因为相对论引起的时间延缓,质子内部的部分子都冻结在自己的位置上。在这个基础上,费曼又进一步假设电子在靠近质子时发射的虚光子只与部分子中的某一个发生相互作用。每个部分子都被看做是自由的、没有结构的点粒子,它们与光子的相互作用时很象电子。
于是,我们前面提到的深度非弹性ep散射与ee散射的散射截面对动量依赖关系的相似性,立即得到了很简单的解释。费曼还高兴地注意到,只要把布约肯的两个结构函数与质子内的部分子的动量分布联系起来,标度现象也自然地得到了。
费曼的部分子模型很容易理解,用起来也非常方便,受到物理学家的普遍欢迎。在很多人看来,部分子应该与夸克有某种关系。但按照费曼的理论,部分子又不象是夸克。理由之一是部分子足自由的,彼此之间没有相互作用。而夸克之间有很强的相互作用。另外,质子中只有三个夸克,比解释标度现象所需的部分子的数目要少得多。

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