部分子模型

物理学术语

部分子模型（parton model）是根据电子对核子的深度非弹性散射实验所提出的描述高能碰撞现象的强子结构模型。高能电子－核子深度非弹性散射实验显示出在核子内部电荷的分布不是连续分布而是集中在一些点上，这表明，从电荷结构来看，核子内部存在一些带电的点粒子。而这些点粒子之间近似看为没有相互作用。现今，部分子模型不仅用于电子对核子深度非弹散射上，在对质子对撞的过程中也会应用这个模型。

基本概念

部分子（parton）是指某些种基本粒子的组合，用来描述核子内部高能碰撞现象的强子结构模型。实验上通过轻子–核子深度非弹性散射来研究核子的内部结构，这一散射过程可用部分子模型加以解释。按照部分子模型，核子由数目众多的部分子组成，每个部分子都携带核子纵向动量的一部分，这个份额用x表示(0分布函数f(x)，它描写某一个部分子携带核子纵向动量份额x的概率大小。分布函数反映了核子的自身性质和强相互作用的性质。作为最初步的描写，可把轻子–核子非弹性散射描写为轻子与核子中各种部分子不相干弹性散射的结果。

核子中的部分子包括夸克、反夸克和胶子，它们存在各自的分布函数，q(x)和g(x)。

如果某一种强子，按照夸克模型它的组成体中含有第i种夸克q，则在部分子模型中，这种夸克的分布函数qi(x)就会在x=0～1的范围中都存在分布，特别是在大x区域也出现相当的分布，称之为价夸克分布。反之，如果某一种强子，按照夸克模型它的组成体中不含有第i种夸克qi，则在部分子模型中，这种夸克的分布函数qi(x)就只会在小x区域存在分布，称之为海夸克分布。

如质子由uud夸克组成，则在它的分布函数中就有u(x)=uv(x)+us(x)，就d(x)=dv(x)+ds(x),s(x)=ss(x) （下标v和s分别代表价夸克和海夸克）。

基本概念

1969年R.费曼提出部分子模型，认为强子是由许多带电的点粒子构成，这些点粒子称为部分子，在高能电磁相互作用和弱相互作用过程中可以近似作为相互独立的粒子。

部分子模型是从实验事实出发而提出的理论，初期对部分子的性质并不能完全确定，但现在我们知道这主要的依据在于强相互作用的渐近自由。

部分子模型在解释高能碰撞现象中取得了一系列成功，同时也通过与实验的对比而对部分子的性质有进一步的了解。

理论诠释

对实验的分析表明，在电子深度非弹性散射中探测到的带电部分子具有1/2自旋，实际上就是夸克或反夸克，这样部分子模型和夸克模型结合起来就成为夸克－部分子模型。这个模型认为由于强子是由夸克通过色相互作用结合成的复合粒子，强子内的部分子可以由三类粒子组成：一类称为价夸克，它们的数目和味是确定的并随不同强子而不同，价夸克决定强子的性质；一类称为海夸克，它们的数目和味是不确定的，但其总和的味性质和真空相同；一类称为胶子，它们的数目不定，其味性质和真空相同，起传递色相互作用的作用。这个模型认为决定强子内部结构的动力学机制是量子色动力学（QCD），并充分利用部分子模型中发展的方法来进行处理。这个模型已成为分析研究高能碰撞现象的重要理论工具。

静态夸克模型建立之后，经历了十年左右的各种实验，都没有发现分数电荷的自旋1/2的夸克存在，物理学家被迫接受了夸克是禁闭在强子内部的现实。然而，美国斯坦福直线加速器中心（SLAC）在70年代初进行了一系列的轻强子深度非弹性散射实验，发现强子的结构函数具有比约肯无标度性。为解释这个令人惊奇的结果，费曼由此提出了部分子模型，假设强子是由一簇自由的没有相互作用的部分子组成的，就可以自然的解释比约肯无标度性。更细致的研究确认了部分子的自旋为1/2，并且具有分数电荷。

部分子模型和静态夸克模型都取得了巨大成功，但是两个模型对强子结构的描述有严重的冲突，具体来讲就是夸克禁闭与部分子无相互作用之间的冲突。这个问题的真正解决要等到渐近自由的发现。计算表明，非阿贝尔规范场论中夸克相互作用强度随能标的增加而减弱，部分子模型的成功正预示着存在SU（N）的规范相互作用，N自然的就解释为原先夸克模型中引入的新自由度——颜色。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省