关于深度非d性散射介绍

[拼音]：shendu feitanxing sanshe

[外文]：deep inelastic scattering

又称深度非d性碰撞，指在质心系中某一入射粒子在碰撞后其能量有较大幅度的损失的情况。例如，将高能电子轰击到质子上，除了出现有电子对质子的d性碰撞过程外，更多的是出现产生任意多个π介子的情形，即有

这时在质心系的电子在碰撞后必定有大量的能量损失，即这些能量转移成π介子的能量，因而就称之为电子对质子的深度非d性散射或深度非d性碰撞。

实验上研究深度非d性散射时，可以测量所有的次级粒子的动量和能量。这时便称为遍举的非d性散射过程。也可以只测量其中一个粒子或两个或几个粒子的动量和能量，这时便称为单举或双举或多举的非d性散射或非d性反应过程。如果是单举的非d性散射过程，这时就写为

(1)

其中 X代表所有其他粒子。如果用中微子或反中微子作为入射粒子，那么相应的单举的深度非d性散射过程就写为

(2)

(3)

其中N代表核子，即质子和中子，Ⅴ() 代表电子中微子或 子中微子 以及可能的 轻子中微子。其末态是Ⅴ()的称为中性流的深度非d性散射，其末态是或的称为带电流的深度非d性散射。研究这种单举的深度非d性散射有一个重要的简化。从实验的角度说，测量这种单举的反应过程时，只测量两个独立的物理量，一个是末态电子的能量，一个是末态电子的飞行方向。在d性散射中，这两个物理量在实验室系不是独立的，一个量给定了，另一个量也就确定了。实际上，在测量中所测到的能量和角度这种相关性说明所观察到的确是d性散射。在非d性散射过程中，这两个物理量是相互独立的，也就是在某一方向上将观察到不同能量的电子，同一能量的电子也可以在不同的方位角上测量到。既然在实验上存在两个相互独立的观察量，那么在理论上就可以用两个相对论协变的独立的物理量表征单举的深度非d性散射过程。首先是四动量传递q，即

其中pi和pf是始末态电子的四动量。其次是末态粒子X的等效质量，即有

。

其中pp是始态质子或中子的四动量。利用以上两个独立的协变的物理量就能用来描述整个非d性散射过程，包括它的截面、角分布等。所谓深度非d性散射通常是指q2>(1～2)GeV2/с2以上的过程，并且q2恒为正值的情形，这时，受激核子的共振态将只有极小的贡献。在物理上可实现q2为负值的情形，如在与式(1)相对应的交叉道

中，q2就恒为负值，但这时将称为深度非d性散射的碎裂过程。由于反应道式 (1)中的电子和质子都带有自旋(1/2)，因而在实验上可进一步研究入射电子具有不同极化以及靶核子也是极化的情况。这就称为极化电子和极化核的深度非d性散射。由于实验上观察的物理量中多了电子、核子的极化度这一新的物理量，表征这一过程独立的物理量当然要比通常的深度非d性散射过程复杂一些。对双举过程，表征它的物理量要更复杂一些。对于遍举过程，由于其中可测的物理量过多，在理论上只好应用统计的方法来进行研究。

实验上研究单举的、双举的以及带有极化的深度非d性散射过程是很重要的。正是在大量的这样的实验研究中，美国科学家J.D.布约肯等人建立了部分子模型。而量子色动力学也在这个模型的基础上发展了起来。