Interaktionskonstant

Interaktionskonstanten eller koblingskonstanten er en parameter i kvantefeltteorien, der bestemmer styrken (intensiteten) af samspillet mellem partikler eller felter. Interaktionskonstanten er relateret til toppunkterne i et Feynman-diagram .

Målers interaktionskonstant

I gauge- teorien introduceres koblingsparameteren som en koefficient for en af vilkårene for den lagrangske tæthed : $g$

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

hvor er målefelttensoren . $G_{\mu\nu}$

Den dimensionsløse koblingskonstant er defineret som:

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

Elektromagnetisk interaktion

Den elektromagnetiske interaktionskonstant bestemmer værdien af toppunktet for den virtuelle fotonemissionsproces : $\alfa$

e^-\rarr e^-+\gamma

Denne mængde er kendt som finstrukturkonstanten :

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

[1] .

Stærk interaktion

Interaktionskonstanten i kvantekromodynamik bestemmer værdien af toppunktet for processen med emission af en virtuel gluon fra en kvark : $\alfa_s$

q\rarr q+g

Denne værdi afhænger stærkt af energien af de interagerende partikler:

$\alpha_s\ca.1$ - over lange afstande;
$\alpha_s<1$ - på korte afstande.

På det nukleare niveau er hovedprocessen emissionen af en virtuel pion fra en nukleon

N\rarr N+\pi

På dette niveau er interaktionskonstanten meget større:

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

hvor er den pseudoskalære pion-nukleon interaktionskonstant. $g_{\pi N}$

Svag interaktion

Den svage interaktionskonstant ( Fermi-konstanten ) bestemmer værdien af toppunktet for muon- henfaldsprocessen : $G_{F}$

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

For ensartethed med andre koblingskonstanter reducerer vi Fermi-konstanten til en dimensionsløs form:

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

[2] [3]

Gravitationsinteraktion

Intensiteten af gravitationsinteraktionen bestemmes af Newtons gravitationskonstant . For ensartethed med andre koblingskonstanter reducerer vi det til en dimensionsløs form: $G$

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

[3]

Kørende koblingskonstant

Med en stigning i momenta (bølgetal ) af interagerende partikler ændres værdien af koblingskonstanten. Denne ændring er karakteriseret ved en betafunktion : $k$ $\beta(g)$

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

hvor er processens energiskala. $\epsilon$

Ifølge moderne koncepter konvergerer alle koblingskonstanter i Planck-grænsen til en fælles grænse ( Grand Unification ), i Standardmodellen skærer konstanterne parvis ved følgende energier:

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

I teorier, der involverer supersymmetri , sker skæringspunktet på ét punkt for flere konstanter på én gang, hvilket gør ideerne om supersymmetri særligt attraktive [4] .

Noter

↑ http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Arkiveret den 8. december 2013 på Wayback Machine Fundamental Physical Constants - komplet liste
↑ Naumov A.I. Atomkernens og elementarpartiklernes fysik. - M., Oplysning, 1984. - S. 11
↑ 1 2 Her bruges protonens masse for at sammenligne koblingskonstanterne , da denne partikel kan deltage i alle fundamentale interaktioner
↑ Hvad sker der interessant inden for videnskaben: LHC om "Elementer" . Hentet 24. august 2011. Arkiveret fra originalen 18. august 2011. (ubestemt)

Litteratur

R. Marshak , E. Sudershan Introduktion til partikelfysik, 1962
Kapitonov Introduktion til kerne- og partikelfysik, 2002