Interakční konstanta

Interakční konstanta neboli vazební konstanta je parametr v kvantové teorii pole , který určuje sílu (intenzitu) interakce částic nebo polí. Interakční konstanta souvisí s vrcholy ve Feynmanově diagramu .

Interakční konstanta měřidla

V kalibrační teorii je spojovací parametr zaveden jako koeficient jednoho z členů Lagrangeovy hustoty : $G$

\frac{1}{{4g^2}}\,G_{\mu\nu}G^{\mu\nu}

kde je tenzor měřicího pole . $G_{\mu\nu}$

Bezrozměrná vazebná konstanta je definována jako:

\alpha = \frac{g^2}{4\pi\hbar c}

Elektromagnetická interakce

Konstanta elektromagnetické interakce určuje hodnotu vrcholu procesu virtuální emise fotonů : $\alpha$

e^-\rarr e^-+\gama

Tato veličina je známá jako konstanta jemné struktury :

\alpha ={\frac {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}\hbar c}}=7{,}2973525664(17)\cdot 10^{{-3}}\cca { \frac {1}{137}}

[1] .

Silná interakce

Interakční konstanta v kvantové chromodynamice určuje hodnotu vrcholu procesu emise virtuálního gluonu kvarkem : $\alpha_s$

q\rarr q+g

Tato hodnota silně závisí na energii interagujících částic:

$\alpha_s\cca1$ - na velké vzdálenosti;
$\alpha_s<1$ - na krátké vzdálenosti.

Na jaderné úrovni je hlavním procesem emise virtuálního pionu nukleonem

N\rarr N+\pi

Na této úrovni je konstanta interakce mnohem větší:

\frac{g_{\pi N}^2}{4\pi\hbar c}=14{,}6

kde je konstanta interakce pseudoskalární pion-nukleon. $g_{\pi N}$

Slabá interakce

Konstanta slabé interakce ( Fermiho konstanta ) určuje hodnotu vrcholu procesu rozpadu mionu : $G_{F}$

\mu^-\rarr \nu_\mu+W^-\rarr\nu_\mu + e^-+\tilde{\nu}_e

Pro jednotnost s jinými vazebnými konstantami redukujeme Fermiho konstantu na bezrozměrnou formu:

\alpha _{W}={\frac {G_{F}^{2}}{\hbar c}}({\frac {\hbar }{m_{p}c}})^{-4 }\cca 1{,}04\cdot 10^{-10}

[2] [3]

Gravitační interakce

Intenzitu gravitační interakce určuje Newtonova gravitační konstanta . Pro stejnoměrnost s ostatními vazebnými konstantami ji zredukujeme na bezrozměrnou formu: $G$

G\frac{m_p^2}{\hbar c}=0{,}53\cdot10^{-38}

[3]

Běžící vazebná konstanta

S nárůstem hybnosti (vlnových čísel ) interagujících částic se mění hodnota vazebné konstanty. Tato změna je charakterizována funkcí beta : $k$ $\beta(g)$

\beta(g) = \epsilon\,\frac{\částečné g}{\částečné \epsilon} = \frac{\částečné g}{\částečné \ln \epsilon},

kde je energetická škála procesu. $\epsilon$

Podle moderních koncepcí všechny vazebné konstanty v Planckově limitě konvergují ke společné limitě ( Grand Unification ), ve standardním modelu se konstanty protínají ve dvojicích při následujících energiích:

$\alpha_e = \alpha_w$ při 0,1 TeV;
$\alpha_e = \alpha_w = \alpha_s$ při 1013 TeV;
$\alpha_e = \alpha_w = \alpha_s = \alpha_g$ při 10 16 TeV.

V teoriích zahrnujících supersymetrii dochází k průniku v jednom bodě pro několik konstant najednou, díky čemuž jsou myšlenky supersymetrie obzvláště atraktivní [4] .

Poznámky

↑ http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Archivováno 8. prosince 2013 na Wayback Machine Fundamental Physical Constants – Complete Listing
↑ Naumov A.I. Fyzika atomového jádra a elementárních částic. - M., Osvícení, 1984. - S. 11
↑ 1 2 Zde se pro srovnání vazebných konstant používá hmotnost protonu , protože tato částice se může účastnit všech základních interakcí
↑ Co zajímavého se děje ve vědě: LHC na "prvcích" . Získáno 24. srpna 2011. Archivováno z originálu 18. srpna 2011. (neurčitý)

Literatura

R. Marshak , E. Sudershan Úvod do částicové fyziky, 1962
Kapitonov Úvod do jaderné a částicové fyziky, 2002

Odkazy

Interakční konstanta - článek z Fyzické encyklopedie