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2017年12月19日 星期二

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  属于强相互作用,它一直是核物理和粒子物理研究中的一个重要课题。对它的研究主要采取两种途径:①唯象理论的研究,它依靠分析与相互作用有关的实验数据并结合一些一般性原理,把相互作用以势能的形式表示出来,参量由符合实验来定(见核力)。②基本理论的研究,试图从一种理论原则出发,推导出重子间的相互作用。目前强相互作用理论还有不少困难,尚难直接推出重子间的相互作用。
  核力的一般性质及唯象理论见核力。这里侧重介绍核力的微观机制。1934年,汤川秀树提出的介子交换理论迈出了第一步,从那时起,核力的介子交换理论已有很多发展。单玻色子交换势取得了一些有意义的结果,其中单π交换给出了核力的长程性质。应用π-核子散射的实验数据,处理2π交换的效应,可得到核力的中程性质,人们称由此得到的核力为巴黎力。
  巴黎力的中、长程部分是由μ、ω、A1、2μ介子交换推导出来的,计算中采用了色散关系,并用实验的耦合常数、μN相移和μμ低分波输入来计算的。这个计算避免了使用微扰论,没有用自由参量,导出了中、长程部分的核力,但是仍然不能导出核力的短程行为。巴黎力的短程部分用一个参量化的软排斥芯唯象势来描述,共12个参量。巴黎力是低能区最好的一个半唯象核力,它相当好地符合了低能区(入射核子能量小于 350兆电子伏)两核子系统的3000多个实验数据, 并且它的中、长程部分与唯象核力相应部分完全吻合,这说明对核力的中、长程部分在理论上已有了一个定量的了解。对于能量更高的区域,由于π产生不可忽略,相互作用要复杂得多,目前尚无一个比较满意的描述。
  对N-嚻系统,由于湮没现象的产生,相互作用将更复杂。它的中、长程部分与N-N情况相似,仍可由μ、2μ、ω、A1介子交换给出,而对其他部分了解较少。现在N-嚻系统已有不少截面和极化方面的实验,一个简便的方法就是用光学势来描述N-嚻相互作用。光学势实部的中、长部分选为由 μ、2μ、ω、A1交换导出的介子交换势,即N-N巴黎力中的μ、2μ、ω、A1交换的贡献分别乘交换介子的G 宇称所组成的势,实部的短程部分是唯象的,光学势的虚部选为短程唯象势。这样的势较好地描述了部分N-嚻系统的实验。关于Λ-N 相互作用,从Λ 和核子的散射及Λ超核中超子的结合能和超核能谱分析中已得到了Λ-N 相互作用的一些性质。它的强度比N-N相互作用弱,与N-N相互作用特点相反,Λ-N 的自旋单态具有比自旋三态较强的吸引力,Λ-N 相互作用具有明显的电荷不对称性等特点。人们根据这些实验上的知识来构造唯象的相互作用。同时用介子交换理论推导Λ-N 相互作用也取得了一些结果。至于N-Δ及Δ-Δ 相互作用,虽然已有了很多研究,但目前尚无定论的结果。
  在上述的介子交换理论中都是把强子看作内部没有结构的点粒子来处理的,但是60年代中以来,人们根据强作用的大量实验事实推断强子是由带色的夸克组成的,夸克之间通过交换胶子而结合在一起(见强子结构)。夸克-胶子间的相互作用形式上与量子电动力学很相似,称为量子色动力学。由于胶子是带色的,这种相互作用在短距离下具有渐近自由性质,在大距离下具有禁闭性质,因而夸克、胶子被禁闭在强子内部。目前,量子色动力学已得到实验上一定的支持,有希望成为强相互作用的基本理论。因此人们试图从强子结构的下一个层次,即夸克和胶子的自由度来研究重子间的相互作用,特别是研究重子间的短程相互作用,把两重子间的相互作用看作是由传递胶子而提供的。目前主要是从夸克和胶子自由度来研究核力,企图得到核力的短程行为。但是还不能严格地从量子色动力学来推导核力,仅仅是从处理强子束缚态问题发展起来的一些比较成功的模型理论出发来研究核力。主要有二类模型,袋模型和势模型。①袋模型是通过某种约束来实现夸克和胶子禁闭的强子结构的唯象模型。主要有MIT口袋模型和保证口袋表面轴矢流连续的手征袋模型。当袋重叠或部分重叠时考虑胶子交换或从六个夸克口袋变形等角度来研究核力。②势模型是用势来描述夸克和胶子禁闭的强子结构模型。它把相互作用的核子看作两个三夸克组成的集团,夸克之间的相互作用是由禁闭势和单胶子交换二体势组成。选取适当的集团波函数并用共振群或生成坐标方法计算核子间的相互作用。目前这些模型理论仅仅是初步的尝试,但这是一个很有意义的研究领域,不仅可深化核物理现象的认识,同时也是一个检验夸克模型和量子色动力学的场所,有助于强子结构理论的发展。

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更新时间 : 2009-02-18

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