Interaktionskonstant

Interaktionskonstanten eller kopplingskonstanten är en parameter inom kvantfältteorin som bestämmer styrkan (intensiteten) av interaktionen mellan partiklar eller fält. Interaktionskonstanten är relaterad till hörnen i ett Feynman-diagram .

Mätarens interaktionskonstant

I gauge -teorin introduceras kopplingsparametern som en koefficient för en av termerna för den lagrangiska densiteten : $g$

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

var är mätfältets tensor . $G_{\mu\nu}$

Den dimensionslösa kopplingskonstanten definieras som:

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

Elektromagnetisk interaktion

Den elektromagnetiska interaktionskonstanten bestämmer värdet på vertexet för den virtuella fotonemissionsprocessen : $\alfa$

e^-\rarr e^-+\gamma

Denna kvantitet är känd som finstrukturkonstanten :

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

[1] .

Stark interaktion

Interaktionskonstanten i kvantkromodynamik bestämmer värdet på spetsen för processen för emission av en virtuell gluon från en kvark : $\alfa_s$

q\rarr q+g

Detta värde beror starkt på energin hos de interagerande partiklarna:

$\alpha_s\approx1$ - över långa avstånd;
$\alfa_s<1$ - på korta avstånd.

På kärnkraftsnivå är huvudprocessen utsläppet av en virtuell pion från en nukleon

N\rarr N+\pi

På denna nivå är interaktionskonstanten mycket större:

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

var är den pseudoskalära pion-nukleon interaktionskonstanten. $g_{\pi N}$

Svag interaktion

Den svaga växelverkanskonstanten ( Fermi-konstanten ) bestämmer värdet på spetsen för muonförfallsprocessen : $G_{F}$

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

För enhetlighet med andra kopplingskonstanter reducerar vi Fermi-konstanten till en dimensionslös form:

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

[2] [3]

Gravitationsinteraktion

Intensiteten av gravitationsinteraktionen bestäms av Newtons gravitationskonstant . För enhetlighet med andra kopplingskonstanter reducerar vi den till en dimensionslös form: $G$

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

[3]

Körande kopplingskonstant

Med en ökning av momenta (vågtal ) för interagerande partiklar ändras värdet på kopplingskonstanten. Denna förändring kännetecknas av en betafunktion : $k$ $\beta(g)$

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

var är processens energiskalan. $\epsilon$

Enligt moderna koncept konvergerar alla kopplingskonstanter i Planck-gränsen till en gemensam gräns ( Grand Unification ), i standardmodellen skär konstanterna parvis vid följande energier:

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

I teorier som involverar supersymmetri sker skärningspunkten vid en punkt för flera konstanter samtidigt, vilket gör supersymmetrins idéer särskilt attraktiva [4] .

Anteckningar

↑ http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Arkiverad 8 december 2013 på Wayback Machine Fundamental Physical Constants - Komplett notering
↑ Naumov A.I. Atomkärnans och elementarpartiklarnas fysik. - M., Upplysning, 1984. - S. 11
↑ 1 2 Här, för att jämföra kopplingskonstanterna, används protonens massa , eftersom denna partikel kan delta i alla fundamentala interaktioner
↑ Vad är intressant som händer inom vetenskapen: LHC om "Elements" . Hämtad 24 augusti 2011. Arkiverad från originalet 18 augusti 2011. (obestämd)

Litteratur

R. Marshak , E. Sudershan Introduktion till partikelfysik, 1962
Kapitonov Introduktion till kärn- och partikelfysik, 2002

Länkar

Interaktionskonstant - artikel från Physical Encyclopedia