Почему пион такой легкий по сравнению с нейтроном или протоном?

Пион состоит из пары верхних и/или нижних кварков. Нейтрон или протон — это три верхних или нижних кварка. Так что наивно я ожидал, что пион будет примерно на 2/3 массы нуклона.

На самом деле это менее 1/6 массы. Почему он намного легче? Есть ли какая-то причина, по которой в глюонном поле пиона содержится намного меньше энергии, чем в глюонном поле нуклона?

Связано: physics.stackexchange.com/q/9663/2451 , physics.stackexchange.com/q/31407/2451 и ответы там. См. также Википедию .
Недавно был очень хороший пост о структуре протонов и нейтронов на profmattstrassler.com/articles-and-posts/… но, конечно, пион может быть таким же сложным, поэтому ваш вопрос о том, почему это не так, хороший. .
Что ж, это один из намеков на то, что массы кварков составляют очень малую часть масс легких адронов. Затем очень качественным и ручным способом вы можете утверждать, что, поскольку глюоны могут взаимодействовать друг с другом, масса клея увеличивается быстрее, чем число кварков. После этого вы должны спросить теоретика.
@dmckee: Хорошо! Если бы глюоны не взаимодействовали, то поле глюонов масштабировалось бы как число кварков. н , и его энергия будет масштабироваться как н 2 . Предположительно показатель степени даже выше 2 из-за глюон-глюонных взаимодействий...?
Как я уже сказал, это все махание рукой. Может быть, люди из lQCD смогут пролить свет на детальный механизм. Я на пределе возможностей своего слабого экспериментального мозга.

Ответы (1)

Позвольте мне начать с того, что "текущие" массы легких кварков (вверх/вниз) очень малы и составляют около 1-4 МэВ. Пионы имеют массу около 140 МэВ, а протон/нейтрон имеют массу около 1 ГэВ.

По мере того, как вы начинаете с высоких энергий и переходите к более низким энергиям, сильное ядерное взаимодействие увеличивается... примерно до λ Вопрос С Д ∼ 250 М е В где константа связи увеличивается до «бесконечности», и вы получаете ограничение для кварковых степеней свободы, и они образуют конденсат, а также приобретают «учредительную» массу ~ 350 МэВ каждый. Это означает, что все наблюдаемые нами эффективные частицы материи должны быть нейтральными по цвету, а барионы имеют массу ~350x3 МэВ. Поскольку кварки конденсируются, U ( 2 ) л × U ( 2 ) р Симметрия аромата среди легких кварков разбивается на «диагональную» векторную С U ( 2 ) В известный обычно как изоспин .

Примечание. Этот процесс известен как нарушение киральной симметрии и происходит непертурбативно (поскольку мы находимся в сильно связанном режиме). Так что это еще не совсем понятно.

Пионы — это (псевдо)голдстоуновские бозоны сломанной осевой С U ( 2 ) А симметрия. Поскольку массы верхних и нижних кварков немного различаются, симметрия не является точной (отсюда и «псевдо»). Но поскольку их «текущие» массы чертовски малы по сравнению с эффективными «составляющими» массами, порожденными нарушением киральной симметрии, приблизительная симметрия является очень хорошим приближением. Это означает, что пионы в некотором роде безмассовы (по сравнению с массой барионов, т. е. «учредительными» массами). У меня нет красивого объяснения, как получить массу пиона.

ХТН. Концептуальные аспекты объясняются довольно хорошо, более подробно, на https://physics.stackexchange.com/a/17214/3998 .

Присвоение кваркам составной массы немного больше 2 м π на самом деле здесь не помогает (несмотря на то, что он сносно объясняет барионный спектр): он просто оставляет вопрос, почему пион слишком легкий в четыре раза.
Что ж, если разработать нелинейную сигма-модель, то масса пиона окажется пропорциональной сумме текущих масс двух кварков (и конденсата vev, деленному на ф π 2 где ф π – постоянная распада пиона). Но, как я уже сказал, я не понимаю его достаточно хорошо, чтобы объяснить общую картину, не увязая в деталях.
Почему пион такой легкий по сравнению с нейтроном или протоном?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v