Constanta de interactiune

Constanta de interacțiune sau constanta de cuplare este un parametru în teoria câmpului cuantic care determină puterea (intensitatea) interacțiunii particulelor sau câmpurilor. Constanta de interacțiune este legată de vârfurile dintr- o diagramă Feynman .

Constantă de interacțiune a manometrului

În teoria gauge , parametrul de cuplare este introdus ca un coeficient al unuia dintre termenii densității lagrangiane : $g$

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

unde este tensorul câmpului gauge . $G_{\mu\nu}$

Constanta de cuplare adimensională este definită ca:

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

Interacțiune electromagnetică

Constanta de interacțiune electromagnetică determină valoarea vârfului procesului de emisie de fotoni virtuali : $\alfa$

e^-\rarr e^-+\gamma

Această cantitate este cunoscută sub denumirea de constantă a structurii fine :

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

[1] .

Interacțiune puternică

Constanta de interacțiune în cromodinamica cuantică determină valoarea vârfului procesului de emisie a unui gluon virtual de către un quarc : $\alpha_s$

q\rarr q+g

Această valoare depinde puternic de energia particulelor care interacționează:

$\alpha_s\aprox1$ - pe distante mari;
$\alpha_s<1$ - la distante scurte.

La nivel nuclear, procesul principal este emisia unui pion virtual de către un nucleon

N\rarr N+\pi

La acest nivel, constanta de interacțiune este mult mai mare:

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

unde este constanta de interacțiune pseudoscalar pion-nucleon. $g_{\pi N}$

Interacțiune slabă

Constanta de interacțiune slabă ( constanta Fermi ) determină valoarea vârfului procesului de dezintegrare a muonului : $G_{F}$

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

Pentru uniformitate cu alte constante de cuplare, reducem constanta Fermi la o formă adimensională:

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

[2] [3]

Interacțiune gravitațională

Intensitatea interacțiunii gravitaționale este determinată de constanta gravitațională a lui Newton . Pentru uniformitate cu alte constante de cuplare, o reducem la o formă adimensională: $G$

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

[3]

Rularea constantă de cuplare

Odată cu creșterea momentului (numerele undelor ) de particule care interacționează, valoarea constantei de cuplare se modifică. Această modificare este caracterizată de o funcție beta : $k$ $\beta(g)$

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

unde este scara de energie a procesului. $\epsilon$

Conform conceptelor moderne, toate constantele de cuplare din limita Planck converg către o limită comună ( Marea Unificare ), în Modelul Standard constantele se intersectează în perechi la următoarele energii:

$\alpha_e = \alpha_w$ la 0,1 TeV;
$\alpha_e = \alpha_w = \alpha_s$ la 10 13 TeV;
$\alpha_e = \alpha_w = \alpha_s = \alpha_g$ la 10 16 TeV.

În teoriile care implică supersimetria , intersecția are loc într-un punct pentru mai multe constante deodată, ceea ce face ideile de supersimetrie deosebit de atractive [4] .

Note

↑ http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Arhivat 8 decembrie 2013 la Wayback Machine Fundamental Physical Constants - Lista completă
↑ Naumov A.I. Fizica nucleului atomic și a particulelor elementare. - M., Iluminismul, 1984. - S. 11
↑ 1 2 Aici, pentru a compara constantele de cuplare, se folosește masa protonului , deoarece această particulă poate participa la toate interacțiunile fundamentale
↑ Ce se întâmplă interesant în știință: LHC pe „Elemente” . Preluat la 24 august 2011. Arhivat din original la 18 august 2011. (nedefinit)

Literatură

R. Marshak , E. Sudershan Introducere în fizica particulelor, 1962
Kapitonov Introducere în fizica nucleară și a particulelor, 2002

Link -uri

Constanta de interacțiune - articol din Enciclopedia fizică