Глубоконеупругое рассеяние электрона на протоне

    При неупругом рассеянии электрона на протоне возбуждаются внутренние степени свободы протона. Фейнмановские диаграммы для упругого и неупругого рассеяния электрона на протоне показаны на рис.1.

При неупругом рассеянии рождаются новые частицы. Регистрируя энергию E' и импульс ' рассеянного электрона можно определить энергию переданную электроном R, энергию E_h и импульс _h образовавшихся продуктов реакции, квадрат переданного нуклону четырехимпульса q²:

R = E - E',
E_h = R + mc²,
_h = - ',
q² = R²/c² - ( - ')².

    На рис.2 схематически показан энергетический спектр электронов, образующийся в результате рассеяния электронов с начальной энергией Е = 10 ГэВ на протонах.
    Спектр имеет характерный вид. Наряду с пиком упругого рассеяния отчетливо наблюдаются резонансы, соответствующие возбужденным состояниям нуклона. Ближайший к упругому пику соответствует возбуждению нуклонного резонанса (1232). За ним видны еще два более высокорасположенных нуклонных резонанса. При меньших энергиях наблюдается непрерывный спектр.
   На рис.3 показана зависимость двойного дифференциального эффективного сечения, отнесенного к сечению рассеяния Мотта в зависимости от q². Измеренное сечение неупругого рассеяния соответствующего возбуждению отдельных резонансов, показывает, что угловые распределения для низколежащих нуклонных резонансов имеют вид подобный угловым распределениям упругого рассеяния электронов на протоне. Это свидетельствует о том, что нуклонные резонансы (низколежащие возбужденные состояния протона) имеют такую же пространственную структуру как и протон.
  Природа непрерывной части спектра представляет особый интерес, т.к. она соответствует большим передачам энергии от электрона протону. При таких передачах электрон "чувствует" отдельные детали внутренней структуры протона и, в частности, эти исследования показали, что протон имеет сложную внутреннюю структуру. В случае, когда измеряются угловые распределения частиц, соответствующих возбуждению области энергии непрерывного спектра, ситуация радикально меняется. Величина W² = E² -(pc)² представляет собой полную энергию образовавшихся адронов в системе их цента масс. Как видно из рис.3 угловые распределения в случае W = 2, 3, 3.5 ГэВ не зависят от q², т.е. рассеяние в этом случае происходит так, как будто оно происходит на точечных объектах, находящихся внутри протона. Т.е. протон не является "элементарным объектом, а состоит из каких-то составляющих его частиц. Эти составные части протона по предложению Фейнмана были названы партонами.

18.03.10