Poglavlje 4 Dinamika kvarkova i hadrona - phy

POGLAVLJE 4. DINAMIKA KVARKOVA I HADRONA 2
Štoviše, oni sudjeluju i u elektroslabom me ¯dudjelovanju, primjerice u važnom
procesu anihilacije na Z rezonanci, koja je izučna u milionskim serijama na LEPsudarivaču
na CERN-u:
e + e − → Z 0 → q + ¯q → hadroni .
Najprije ćemo se usredotočiti na elektromagnetske procese koji su vodili na otkriće
hadronskih rezonanci.
4.1.1 Poništenje e + e − na hadronskim rezonancama
Proces stvaranja parova µ + µ − u elektron-pozitron sudarima ukupne energije E,
čiji smo udarni presjek izračunali u prošlom poglavlju,
σ(e + e − → γ → µ + µ − ) = 4πα2
3E 2 , (4.1)
referentni je proces na temelju kojega su otkriveni novi fundamentalni fermioni.
Naime, kad je mjerenje omjera udarnih presjeka
R e + e −(E) = σ(e+ e − → γ → hadroni)
σ(e + e − → γ → µ + µ − )
(4.2)
zašlo u područje GeV-a, ta je veličina počela pokazivati neobično ponašanje prikazano
na sl. 4.1. Umjesto konstantnog ponašanja R(E) = ∑ i Q2 i koje se očekuje
iz bazičnog procesa stvaranja kvark-antikvark para 2 ¯q i q i (umjesto µ + µ − para) na
energiji E većoj od dvije mase kvarka, niz pokusa je ukazivao na prividno linearni
porast omjera R s energijom. Sustavno izučavanje snopovima energije E snopa
u intervalu (1.2, 2.4) GeV, u koracima od po 100 MeV, započelo je 1973. na
ubrzivaču SPEAR (od engl. Stanford Positron Electron Asymmetric Ring) od
strane SLAC-LBL ekipe. Reanaliza podataka u jesen 1974. god. razotkrila je
ogromnu, ali vrlo usku rezonancu smještenu na 2E snopa = 3.1 GeV, nazvanu
Ψ-rezonancom. Isti rezultat je gotovo istovremeno na ¯den u potpuno različitom
eksperimentu u Brookhavenu, pri mjerenju vrhova u raspodjeli e + e − parova iz
hadronskih sudara
p + Be → e + + e − + X .
Grupa s MIT-a predvo ¯dena Samuelom Tingom nalazi u nizu vrhova–rezonanci
ρ, ω, ϕ i novu rezonancu J, na 3.1 GeV. Proglašenje obaju otkrića 11. studenog
1974. godine označeno je u fizici kao “novembarska revolucija 1974”. Usvojeno
ime J/Ψ podudara se s oznakom čuvenog španjolskog sherryja Valdespino, a u
2 Sami hadroni nastaju sekundarnim kompliciranim dinamičkim procesom, “hadronizacijom
kvarkova”