Расскажу.
Прежде всего, начнём со строения протона. Размер области, занимаемой протоном, составляет примерно 1е-15 метра, что на 5 порядков меньше размера атома. Обычно люди далёкие от физики частиц считают, что это очень маленький масштаб. Во избежание всяческих недоразумений и для правильного понимания сути явлений предлагаю считать этот масштаб огромным по сравнению с масштабом явлений, протекающих внутри протона. Так вот, представьте, что внутри этой огромной области болтаются 2 u-кварка и 1 d-кварк, называемые валентными. Именно эти три кварка в основном определяют свойства протона при низких энергиях. Кварки можно считать точечными, во всяком случае, их размер на 3-4 порядка меньше размера протона. Собственные массы кварков (те, за образование которых отвечает механизм Хиггса) крайне малы (несколько МэВ) по сравнению с массой протона (938 МэВ). Помимо валентных кварков область заполнена виртуальными кварками и антикварками, а также глюонами, которые называют морскими. Для виртуальности частицы есть вполне строгое определение: частица называется виртуальной, если для нее не выполняется релятивистское соотношение между импульсом и энергией (E^2=m^2+p^2). Вообще говоря, морских кварков и глюонов в протоне бесконечно много (это не означает, что суммарная их энергия бесконечно велика). Причём, попав внутрь протона, там можно встретить и странные морские кварки, и очарованные и т. д, которых нет среди валентных. Собственно, эта самая конструкция из 3х валентных кварков, окруженная морем, и называется протоном. Валентные и морские кварки и глюоны называют партонами. Именно партоны проявляют себя в экспериментах. И эта шуба из морских кварков и глюонов и придаёт протону его наблюдаемую массу.
Следует понимать, что внутри протона кварки и глюоны асимптотически свободны. То есть если бы мы могли просунуть в протон иглу и слегка ткнуть ей отдельный кварк, ото остальные кварки и глюоны ничего бы об этом не узнали. Однако, если этот отдельный кварк (например, u) начать вытаскивать из протона, то эпотенциальная энергия его взаимодействия с остальными элементами системы начнёт возрастать, препятствуя вытаскиванию кварка. Это называют конфайнментом кварков в адронах. Когда эта потенциальная энергия превысит массу покоя пи-мезона, состоящего из u-кварка и d-антикварка, то из вакуума родится пара из, например, d-кварка и d-антикварка. d-кварк останется в протоне, превратив его в нейтрон, а d-антикварк соединится с тем u-кварком, который мы вытягивали, образовав пи-мезон.
То есть вытащить кварк из протона нельза не потому, что мы чего-то не знаем, не умеем или у нас не достаточно инструментов. Кварк в принципе нельзя получить в свободном виде, если конфайнмент действительно имеет место быть в том самом виде, в котором мы его представляем себе.
Ну а теперь легко понять, что происходит при столкновении двух протонов высоких энергий. Области двух протонов пересекаются и столкновение протонов сводится к попарному столкновению партонов. столкнувшеся партоны, обладая высокой энергией, пытаются покинуть область столкновения протонов, породая целые струи вторичных адронов. Остатки двух протонов также перегруппировываются в другие адроны. Причём в столкновениях на БАК можно легко получить в одном протон-протонном столкновении сотни новых адронов. По энергетическим соображениям преобладают лёгкие адроны - пионы.
Интересно отметить, что чем выше энергия, тем выше роль морских кварков и глюонов. Если при низких энергиях на них приходится ничтожно малая доля импульса протона, то на энергиях БАК они несут до 40% его импульса.
Изменено:
CASTRO - 15.02.2011 22:20:18
