4.核与粒子的非点结构.pdf

第四章 核与粒子的非点结构 第四章 核与粒子的非点结构 研究核与粒子的结构，是亚原子物理的一个中心论题。亚原子的结构是与构成该系统的 各个组成单元之间的相互作用性质分不开的。本章主要讨论，亚原子体系尺度特征。其主要 信息来自探针粒子与亚原子系统的散射。首先简要地介绍亚原子系统所涉及的几种主要的相 互作用类型。 §4.1 相互作用的量子场论的描述 经典场论认为，存在某种作用“荷”的粒子(例如电荷和引力荷—质量), 它们在空间形 成一个作用势。对库仑作用， q0 Uem (r) (4.1a) 4πr 对引力作用， G m U r N (4.1b) G ( ) − r GN 6.70711×10−39 c(GeV / c2 )−2 ,为引力常数。在上述势场中，引入探针电荷或引力荷, 并定义在它们相距无限远处，其势能为零，得到系统的势能曲线。 图(4.1) 引力势能(a)，库仑势能(b)和核子之间核力势能(c) 曲线 1934年汤川秀树根据核力的短程性,引入一个类似的与核力相关的荷g h ，在空间产生的 势 r g h −r0 UN (r) − e (4.2) r r 定义为核力的平均作用力程。其势能形式如图(4.1c) 。 0 104 核与粒子物理导论 4.1.1 作用力程和场的量子 两个荷之间的相互作用是通过动量传递来实现的，如下图所示，荷1(g ) 和荷 2(g ) 之 1 2 间的相互作用通过交换动量q ，或者说g 1 ，g 2 (相距r )之间存在着动量起伏(动量的不确定 性) q 。按照量子力学的基本原理 qr ~ (4.3) 假如说这种动量的传递是以光速进行，则有 r ct ，所以q ~ ，相应的两荷之间存在作 ct 用力为： dq c c F −k 2 −k 2