рождение пар

РОЖДЕНИЕ ПАР частица - античастица - один из видов взаимопревращения элементарных частиц, в к-ром в результате эл--магн. или к--л. др. взаимодействия одновременно возникают частица и античастица. Возможность Р. п. (как и аннигиляция пар) предсказывалась как следствие релятивистского Дирака уравнения. В 1933 И. и Ф. Жолио-Кюри (I. et F. Joliot-Curie) с помощью камеры Вильсона, помещённой в магн. поле, наблюдали рождение электрон-позитронных пар -квантами от радиоакт. источника.

Согласно законам сохранения энергии-импульса, Р. п. одиночным фотоном невозможно. Процессы Р. п. фотоном в кулоновском поле (на рис. помечено крестиком) ядра и атомных электронов при энергии фотона , превышающей удвоенную энергию покоя электрона, и при, большей 10-30 МэВ (в зависимости от вещества), являются гл. механизмом потери энергии-квантов при их прохождении через вещество (см. Гамма-излучение ).Возможен также процесс Р. п. виртуальным фотоном (см. Виртуальные частицы ),образованным в процессе столкновения или распада частиц. Такой механизм Р. п. наз. также конверсией фотона. Если энергия фотона (реального или виртуального) очень велика, то он может породить любую пару частица - античастица, напр. мюонов

Если при эл--магн. переходе в ядре образование реального фотона запрещено законом сохранения полного момента, то такой переход происходит только за счёт процесса конверсии внутренней-кванта или (при достаточно большой энергии) за счёт конверсии-кванта в электрон-позитронную пару (парная конверсия).

В столкновениях частиц высоких энергий наблюдается также рождение мюонных пар. В адронных столкновениях Р. п. связывают с эл--магн. аннигиляцией кварков и антпкварков, входящих в состав адроное, или с процессами конверсии фотонов тормозного излучения, образованных при столкновениях кварков с кварками или глюонами. Поэтому процессы Р. п. и е⁺е^- с большими поперечными (по отношению к оси соударения) импульсами анализируют в рамках квантовой хромодинамики и кварк-партонной модели (см. Партоны ).В Р. п.с малыми поперечными импульсами важную роль могут играть эл--магн. распады адронов (напр.,,).

Изучение процессов Р. п. (конверсии) в эл--магн. распадах адронов позволяет получить информацию об эл--магн. формфакторах адронов. Процессы Р. п. новых тяжёлых частиц- с- и b-кварков или тау-лептонов и их последующие лептонные распады являются источником пар т. н. прямых лептонов в адронных столкновениях.

В общем случае любой процесс образования пары частиц с противоположными лептонными или барионными зарядами можно рассматривать как процесс Р. п. лептонов или кварков, напр.,

Лит.: Т и н г С., Открытие j-частицы, пер. с англ., «УФН», 1978, т. 125, в. 2, с. 227.

R-ОПЕРАЦИЯ в квантовой теории поля - матем. процедура, применяемая к коэффициентным ф-циям (см. Операторное разложение, Производящий функционал)матричных элементов матрицы рассеяния с целью устранения из них ультрафиолетовых расходимостей.

В простых случаях процедуру перенормировок удобно и наглядно проводить с помощью контрчленов. Однако для коэффициентных ф-ций высших порядков, отвечающих Фейнмана диаграммам сложной топологии, напр. содержащим т. н. перекрывающиеся расходимости, операция вычитания расходимостей требует чёткой и однозначной формулировки. Такая формализация в импульсном представлении была получена в сер. 1950-х гг. Н. Н. Боголюбовым и О. С. Парасюком в виде теоремы о перенормировках (см. Боголюбова - Парасюка теорема). Рецептурная часть этой теоремы, известная под назв. R-0. Боголюбова, устанавливает относительно простое правило получения конечного, т. е. не содержащего УФ-расходимостей, выражения для коэффициентной ф-ции Т, соответствующей произвольной диаграмме G (обобщённому узлу) данного порядка теории возмущений.

Теорема о перенормировках утверждает, что конечная коэффициентная ф-ция, отвечающая данной связной диаграмме n-го порядка G, может быть получена из первонач. выражения применением операции

причём сумма берётся по всем возможным разбиениям совокупности элементарных вершин (и соединяющих их линий) диаграммы G на поддиаграммы (обобщённые узлы) С_j:

(* - топологич. произведение). Операция определяется следующим образом: для несвязных и слабосвязных (т. н. одночастично приводимых) диаграмм, а также сходящихся диаграмм . Если к--л. из поддиаграмм совпадает с элементарной вершиной x_i, то. Для слабосвязных расходящихся диаграмм

где символ М отвечает операции вычитания из исходного выражения f(k)его w(G) + 1 первых членов разложения в ряд Лорана (или Тейлора) по внешней импульсной переменной k: причём степень ряда со (G) равна степени расходимости импульсного фейнмановского интеграла, отвечающего диаграмме G.

Для иллюстрации рассмотрим диаграмму 4-го порядка (рис.), описывающую один из двухпетлевых вкладов

в поляризацию вакуума в квантовой электродинамике. Эта диаграмма содержит две логарифмически расходящиеся поддиаграммы G₁₂₄ и G₂₃₄, так что . Диаграмма G в целом расходится квадратично w(G) = 2. Поэтому в данном случае

Операторы М₁₂₄ и М₂₃₄ вычитают логарифмич. расходимости поддиаграмм С₁₂₄ и С₂₃₄. Оператор М (G)вычитает квадратичную расходимость диаграммы G в целом.

Как видно, при формулировке R-0. используются в основном топологич. понятия, а устранение расходимостей выполняется путём вычитания из первонач. формального выражения конечных отрезков рядов Тейлора по внешним импульсным переменным. Поэтому R-0. можно рассматривать как операцию вычитания расходимостей, к-рую можно реализовать без использования вспомогат. регуляризации и употребления контрчленов. Такой взгляд отвечает подходу к УФ-расходимостям, основанному на переопределении произведения пропагаторов, рассматриваемых как обобщённые ф-ции в окрестности световых конусов.

Лит.: Боголюбов Н. Н., Ш и р к о в Д. В., Введение в теорию квантованных полей, 4 изд., М., 1984, § 29, 30; 3 а в ь я-л о в О. И., Перенормированные диаграммы Фейнмана, М., 1979, гл. 2. Д. В. Ширков.

   <<      Предметный указатель      >>