为什么Bjorken scaling 意味着存在quark

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/24 02:51:13

20世纪60年代,物理学的主流认为质子没有点状结构,所以他们预料散射截面将随着q2的增加迅速减小(q是传递给核子的四维动量).换句话说,他们预想大角度散射将会很少,而实验结果出乎意料的大.在实验中,他们使用了各种理论假设来估算计数率,这些假设中没有一个包括组元粒子.其中一个假设使用了弹性散射中观察到的结构函数,但实验结果和理论计算相差一个到两个数量级.这是一个惊人的发现,人们不知道它意味着什么.世界上没有人(包括夸克的发明人和整个理论界)具体而确切地说:“你们去找夸克,我相信它们在核子里.”在这种情况下,斯坦福直线加速器中心的理论家比约肯(J·Biorken)提出了标定无关性的思想.当他还是斯坦福的研究生时,就和汉德(L·Hand)一起完成了非弹性散射运动学的研究.当比约肯1965年2月回到斯坦福时,由于环境的影响,自然又做起有关电子的课题.他记起1961年在斯坦福学术报告会上听斯格夫(L·Schiff)说过,非弹性散射是研究质子中瞬时电荷分布的方法,这个理论说明了电子非弹性散射怎样给出原子核中中子和质子的动量分布.当时,盖尔曼把流代数引进场论,抛弃了场论中的某些错误而保持了流代数的对易关系.阿德勒(S·Adler)用定域流代数导出了中微子反应的求和规则.比约肯花了两年时间用流代数研究高能电子和中微子散射,以便算出结构函数对整个求和规则的积分,并找出结构函数的形状和大小.结构函数W1和W2一般来说是两个变量的函数.这两个变量是四维动量转移的平方q2和能量转移v,比约肯则认为,结构函数W2仅仅依赖于这些变量的无因次比率ω=2Mv/q2(M表示质子质量),即vW2=F(ω),这就是比约肯标度无关性.在得出标度无关性时,他用了许多并行的方法,其中最具有思辩性的是点状结构.流代数的求和规则暗示了点状结构,但并不是非要求点状结构不可.然而比约肯根据这种暗示,结合雷吉极点等其它一些使求和规则收敛的强相互作用概念,自然地得出了结构函数标定无关性.
标定无关性提出后,很多人不相信.正如弗里德曼所说:“这些观点提出来了,我们并不完全确认.他是一个年青人,我们感到他的想法是惊人的.我们预料看不到点状结构,他说的只是一大堆废话.”1967年末和1968年初,关于深度非弹性散射的实验数据已开始积累.当肯德尔把崭新的数据分析拿给比约肯看了以后,比约肯建议用标度无关变量ω来分