307
жены колебания ядер большой амплитуды (порядка длины хим. связи) для валентносвязанных атомов. В таких молекулах нарушается традиц. деление взаимодействий на валентные и невалеитиые, и их невозможно описать в рамках классич. представлений. На основе неэмпирпч. расчетов было также идентифицировано болыггое число молекул в межзв╦здном пространстве. На теоретически рассчитанных значениях атом-атомных потенциалов основаны современные исследования структуры и термодинамики жидкостей, расплавов и растворов.
Б рамках К. х., наряду с традиц. расч╦тами геом. и электронной структуры молекул, развиваются квантовая теория полимерных молекул, движения ядер в ходе хим. реакции, теория фотовозбуждепия и т. п. Успешное развитие методов К. х. во многом зависит от развития методов квантовой механики, квантовой теории поля и статистич. физики, методов вычислит. математики.
Лит.: Фок В. А., Начала квантовой механики, 2 изд., М., 1976; С л а т е р Д ж., Методы самосогласованного поля для молекул и твердых тел, пер. с англ., М., 1978; М и н -к и н В. И., С и м к и н Б. Я., М и н я е в Р. М., Теория строения молекул, М., 1979; Ф у д з и н а г а С., Метод молекулярных орбиталей, пер. с япон,, М,, 1983.
А. И. Болдырев^ А. А. Овчинников,
КВАНТОВАЯ ХРОМОДИНАМИКА (КХД) ≈ квантовая теория сильного взаимодействия цветных глюонных н кварковых полей. Построена на основе принципа локальной калибровочной инвариантности относительно преобразований в тр╦хцветном комплексном пространство внутренних симметрии. По совр. представлениям, КХД составляет основу описания сильного взаимодействия между адронами и ответственна за силы, связывающие кварки в адроны.
КХД возникла в нач. 70-х гг. в результате синтеза представления о цвете кварков, партонной картины глубоко неупругого взаимодействия (см. Партоны) и аппарата иеабелевых калибровочных полей.
Кварковая модель, согласно к-рой все адроны являются связанными состояниями либо пары кварк-антикварк (мезоны), либо тр╦х кварков (барионы), хорошо объясняла систематику адронов, т. е, их группировку по свойствам п унитарные и изотоиич. муль-типлеты, расщепление по массам внутри этих мульти-илетов, а также нек-рые статич. свойства адронов (напр., Отношения величин магн. моментов). Важным составным элементом этой картины было либо предположение о парастатистике, либо о существовании дополнит, характеристики кварков ≈ цвета, введение к-рого диктовалось необходимостью утроения числа кварков каждого типа (аромата) для того, чтобы, не входя в противоречие с принципом Паули, можно было построить нек-рые барионы (налр., Д + + , состоящий из тр╦х u-кварков с одинаковым направлением скина). При этом необходимо накладывать дополнит, условие «бесцветности» реально наблюдаемых адронов. Отсутствие в природе дикварковых мезонов, а также величины вероятности распада я0-*-2у и сечения аннигиляции е'е~ в адроны однозначно указывали на симметрию относительно преобразований в цветовом пространстве, соответствующую группе .$'£/(3) [эта группа часто маркируется ниж. индексом «с» ≈ от англ, colour ≈ цвет, SU('A)C].
Представление о партонах возникло из обнаруженного экспериментально различия в поведении структурных функций глубоко иеупругих процессов и формфак-торов упругого рассеяния лептонов на адропах, к-рые оказалось возможным совместить только на основе предположения о существовании точечных (слабо взаимодействующих) составляющих адронов ≈ партонов. Дальнейшее эксперим. изучение жестких процессов, в к-рых исследовалась структура адрона на малых расстояниях, показало, что заряж. партоны тождественны киаркам и антикваркам. Т. о., получалось, что, с одной стороны, на расстоянии порядка радиуса ад-
,я Ч*
ъ \&
/Л-
рона (~Ш~1а см) кварки должны достаточно сильно взаимодействовать, чтобы образовывать такие прочные системы, как адроны, а с другой стороны, эффективная константа этого взаимодействия должна ослабевать на расстояниях порядка 0,1 радиуса адрона, Ослабление эфф. константы взаимодействия кварков с уменьшением расстояния было позднее названо асимптотической свободой. Возрастание константы взаимодействия с ростом расстояния давало надежду на объяснение явления «невылетания кварков)) (т, п. копфайн-мента), проявляющегося в отсутствии свободных кварков (см. Удержание цвета]. Напр., интенсивный рост взаимодействия между разлетающимися кварком (д) и
антикварком (q), образовавшимися в процессе аннигиляции е г и е~ (рнс. 1), приводит к рождению из вакуума квчрк-антикварковых пар и обесцвечиванию ими как разлетающихся кварка и антпкварка, так и друг друга.
В результате вместо q и q наблюдаются две адрошше струи, летящие в системе центра инерции в противополож- л
НЫС СТОрОНЫ. /;Ъ \
Решающим шагом к созданию \ е+ /Z^* КХД было установление свойст- \ └. V <U__T. ва ослабления взаимодействия с ;*/wwV^ f уменьшением расстояния для /^ ^\ ^^п класса калибровочных квапто- /_ *? \rST '//c вых теорий поля (КТП), осно- е ^T^V^ ванных на иеабелевых группах яу<о симметрии. К их числу относится и rnvinifl ЧПП\ ппрпблядп- Рис- 1-Аннигиляции элек-ся и ppjnna ьи\А] преооразо тр1)11.ПОЗИТрОШЮй пары н
вании в цветовом пространстве. дОС адрояныс струи в Основу КХД образуют три кварковой модели адронов. цветных состояния кварко-
вого Дирака поля f (х) каждого аромата (a, d, s, с, Ь, ..,) (х ≈ точка пространства-времени, а≈1, 2, 3 ≈ цветовой индекс), преобразующихся друг через друга при преобразованиях в цветовом пространстве^ Квантами полей являются цветные кварки. По своей структуре КХД напоминает квантовую электродинамику (КОД), но имеет существ, отличия. Аналогично тому, как в КЭД элсктрич. заряд вследствие калибр овочиой симметрии порождает эл.-магн. поле, цветные кварки в КХД порождают восемь разновидностей цветовых глюонных полей ≈ векторных калибровочных полей Янга ≈ Миллса (см. Янга ≈ Миллса. поля). Поскольку глюоиные поля, в отличие от эл.-магнитного, несут цветовой наряд, они сами порождают глюоппые поля и взаимодействуют друг с другом. Вследствие этого ур-ния для глюонных нолей (в отличие от Максвелла уравнений в вакууме) нелинейны. Квантами глюонного поля являются восемь глюонов (аналоги фотона в КЭД), имеющих нулевую массу покоя и спин 1. При испускании и поглощении глюонов кварки (и глюоны) могут менять свой цвет, но не меняют аромата. Указанные характерные особенности КХД находят эксиерим. подтверждения в многочисл, измерениях ж╦стких процессов, а также в свойствах кваркониее ≈ связанных состояниях тяж╦лых кварков с, 6, ... со своими антикварками (ее, ЬЬ, ...).
Классическая хромодинамика. Кварковые поля qa(x) реализуют фундам. представление группы SU(3)C.
Ур-ние движения для кварковых полей, инвариантное относительно калибровочных преобразований, получается (как и в электродинамике) пут╦м замены производной д^^д/дхц (и.=0, 1, 2, 3) в Дирака уравнении для свободного поля на т. н. ковариаитную производную
#, (1)
О
I-
X
где g ≈ константа цветового взаимодействия (используется система единиц Й-≈с≈1), В (х) ≈четыр╦хмерный векторный потенциал глюонного поля в точке ж, каждая компонента к-рого представляет собой бессле-
