Кіріспе

Субатомдық бөлшектердің соқтығысу түрі бөлшектер физикасында терең эластикалық шашырау - электрон, мюон және нейтриноларды пайдалана отырып, адрондардың (әсіресе протондар мен нейтрондар сияқты бариондардың) ішкі жағын зерттеу үшін қолданылатын процесс. Бұл 1960 және 1970 жылдары алғаш рет сыналды және кварктердің шынайылығына қатысты алғашқы дәлелді дәлел берді, ол осы уақытқа дейін көптеген адамдар таза математикалық құбылыс деп санады. Бұл Ратфордтың шашырауының шашырауыш бөлшектің әлдеқайда жоғары энергиясына және ядролардың құрамдас бөліктерінің әлдеқайда жақсы ажыратылуына жалғасы. Генри Уэй Кендалл, Джером Айзек Фридман және Ричард Э. Тейлор 1990 жылғы Нобель сыйлығының бірлескен иегерлері болды. "электронның протондар мен байланған нейтрондардағы терең эластикалық шашырауы туралы ілгерілеуші зерттеулері үшін, олар бөлшектер физикасындағы кварк моделінің дамуы үшін маңызды болды".

Сипаттама

Терминологияның әр бөлігін түсіндіру үшін "таралу" дегеніміз лептондардың (электрон, мюон және т.б.) бұрылысы. адроннан ажыратылады. Бұрылу бұрыштарын өлшеу процестің сипаты туралы ақпарат береді. "Елсіз" дегеніміз нысананың кинетикалық энергияны сіңіретінін білдіреді. Шын мәнінде, лептондардың өте жоғары энергиясында нысана "жарылып", көптеген жаңа бөлшектер шығарады. Бұл бөлшектер адрон болып табылады және өте оңайлату үшін процесс нысананың құраушы кваркі нысана адронынан "жүргізіліп" жатқаны ретінде түсіндіріледі, ал кварктардың тұтқындалуынан кварктер нақты байқалмайды, бірақ оның орнына адронизация арқылы байқалатын бөлшектерді шығарады. "Қоңырау" деген сөз лептондардың жоғары энергиясына қатысты, бұл оған өте қысқа толқын ұзындығын береді, сондықтан мақсатты адронның көлемімен салыстырғанда кішкентай қашықтықты зондтау мүмкіндігі бар, сондықтан ол адронның "ішінде" терең іздей алады. Сонымен қатар, бұл дүрліктіретін шамада ол лептондан шығарылатын және мақсатты адрон сіңіретін, энергияны оның құрамдас кварктарының біріне өткізетін жоғары энергиялы виртуалды фотон екенін ескеріңіз, көрнекті диаграммада көрсетілгендей. Пов және Розина "нуклондарға қарсы терең эластикалық шашырау" термині нуклондардың кварк субструктурасы белгісіз болған кезде қолданылғанын атап өтті. Олар "квазиэластикалық лептон кварк шашырауы" деген терминді артық көреді.

Тарих

Физиканың стандартты моделі, әсіресе 1960 жылдары Мюррей Гелл Маннның жұмысы, бөлшектер физикасындағы бұрыннан бір-бірінен айырмалы тұжырымдамаларды бір, салыстырмалы түрде қарапайым схемаға біріктіруде сәтті болды. Негізінде, бөлшектердің үш түрі болды: Лептондар, олар электрондар, нейтринолар және олардың антибөлшектері сияқты аз салмақты бөлшектер болды. Олардың бүтін сандық электр заряды бар. Гаузерлік бозондар, олар күштер алмасатын бөлшектер. Бұл фотондар массасыз, оңай байқалған фотондардан (электромагниттік күштің тасымалдаушысы) күшті ядролық күшті тасымалдайтын экзотикалық (әлі де массасыз) глюондарға дейін созылады. Кварктар - бұл электр зарядының бөлшек түрлерін тасымалдайтын, үлкен бөлшектер. Олар адронның "құрылыс блоктары". Олар сондай-ақ күшті өзара әрекеттесудің әсеріне ұшыраған жалғыз бөлшектер. Лептондар 1897 жылдан бері анықталып келді, ол кезде Дж. Дж. Томсон электр тогы - электрон ағыны екенін көрсетті. Кейбір бозондар жүйелі түрде анықталды, бірақ W+, W− және Z0 электрозәл күш бөлшектері тек 1980-ші жылдардың басында ғана анықталды, ал глюондар шамамен сол уақытта Гамбургтегі DESY-де ғана берік бекітілді. Алайда кварктар әлі де табылмай тұрды. 20 ғасырдың басында Рутерфордтың жаңашыл тәжірибелеріне сүйене отырып, кварктерді анықтау идеясы жасалды. Резерфорд алтын атомдарына альфа бөлшектерін атып, атомдардың ортасында кішкентай, үлкен, зарядталған ядросы бар екенін дәлелдеген. Көбісі аз немесе мүлдем ауытқусыз өтті, бірақ аздары үлкен бұрыштар арқылы ауытқыды немесе кері қайтып келді. Бұл атомның ішкі құрылымы мен бос кеңістігі көп екенін көрсетті. Барионның ішкі жағын зерттеу үшін кішкентай, өткір және оңай шығарылатын бөлшекті пайдалану қажет болды. Электрондар бұл рөлге өте қолайлы болды, өйткені олар көп және электр зарядының арқасында жоғары энергияға оңай жылдамдатылады. 1968 жылы Стэнфордтың сызықтық үдемелілеу орталығында (SLAC) атом ядросындағы протон мен нейтронға электронды от атылды. Кейінгі тәжірибелер Тездету кейбір кинетикалық энергияны сіңіреді, сондықтан ол эластикалық емес. Бұл Резерфордтың шашырауына қарама-қарсы, ол эластикалық: кинетикалық энергия жоғалмайды. Электрон ядродан шығады, оның траекториясы мен жылдамдығын анықтау мүмкін. Нәтижелерді талдаудан кейін адрондардың ішкі құрылымы бар деген қорытындыға келдік. Эксперименттер маңызды болды, өйткені олар кварктердің физикалық шындықты растап қана қоймай, сонымен қатар Стандартты модель бөлшектер физиктерінің ізденуіне дұрыс жол екенін тағы да дәлелдеді.