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Historique1930-1939 Chadwick, Jolliot-CurieHeisenberg (1932), noyaux construit de n et p, isospinYukawa(1935): pion1940-1949Decouvert de pion dans rayons cosmiques (1947) et dans Berkeley Cyclotron Lab (1948)1950-1959Th?orie d'echange des pions (OPE, Multi-pion exchange)Taketani, Nakamura,
E N D
2. Historique
1930-1939
Chadwick, Jolliot-Curie
Heisenberg (1932), noyaux construit de n et p, isospin
Yukawa(1935): pion
1940-1949
Decouvert de pion dans rayons cosmiques (1947) et dans Berkeley Cyclotron Lab (1948)
1950-1959
Théorie d’echange des pions (OPE, Multi-pion exchange)
Taketani, Nakamura, Sasaki (1951): 3 regions d’interaction Progr. Theor. Phys. VI, 581 (1951).
Taketani, Machida, Onuma: Partie repulsive d’echange des pions!!! Prog. Theor. Phys. 7 (1952)
Brueckner, Watson: Potentiel NN Phys. Rev. 92, 1023 (1953)
1960-1969
Multi pion resonances: s(600), r(770), w(782)
Model d’echange de boson (OBEP one boson exchange model)
Analyse des ondes partielles (1968 Liwermore)
1970-1979
Théories de mesons sophistiqués, models pour echange de deux pions
Potentiels NN de précision (Nijmegen, Paris)
1980-1989
Naissance de QCD
Models de clusters de quarks
1990-…
EFT (théorie effective de champs) par Weinberg
Théorie de perturbation chiral
3.
« In the past quarter century physicists have devoted a huge amount of experimentation and mental labor to this problem –probably more man-hours than have been given to any other scientific question in the history of mankind. »
What Holds the Nucleus Together? by Hans A. Bethe
Scientific American, September 1953
« There are few problems in nuclear theoretical physics which have attracted more attention than that of trying to determine the fundamental interaction between two nucleons. It is also true that scarcely ever has the world of physics owed so little to so many …… It is hard to believe that many of the authors are talking about the same problem or, in fact, that they know what the problem is. »
M. L. Goldberger
Midwestern Conference on Theoretical Physics, Purdue University, 1960
6. 1. Portée finiePour séparations rNN>1.3 fm, la force NN decroit avec une loi exponentiel due à l’échange des pions (les mésons le plus légers)
Interaction forte ne rentre pas dans description des états atomiques ou moléculaires
Comparaison des énergies des 2H (deuteron), 3H (triton) et 4He (particule a) démontre que l’interaction nucléaire est de portée finie (1-2 fm) et très forte (Wigner 1933).
« Saturation ». Noyaux avec A>4 sature: volume et énergie de liaison des noyaux sont proportionnelles à la masse (A).
Existence du barrière de fusion-fission demontre que dans l’exterieuer de noyau interactions electromagnetiques deviennent dominantes.
Forme d’émission des electrons-positrons dans désintégration b des noyaux.
7. 2. Attraction forte dans la région intermédiaire Noyaux sont liés avec distance moyenne entre les nucléons ~2 fm, ça que doit correspondre à portée attractive d’interaction.
Comportement de déphasages, certains parmi eux sont attractives jusq’à Elab>200 MeV…
8. 3. Repulsion à courte disstance (cœur dur) Analyse des déphasages NN
Conséquence de principe d’exclusion de Fermi pour les quarks (comparer avec l’interaction entre deux atomes neutres)
9. 4. Dépendance d’interaction du spin Dépendance de sections efficace de diffusion NN de polarisation de faisceau (cible). Différence de déphasages NN pour spins parallèles -antiparallèles.
Existence de deutéron avec Jp=1+, Bd=2.224575(9) MeV
10. Interaction spin-orbit
11. Deutéron (Jp=1+)
12. Deutéron (Jp=1+)
13. Indépendance du charge L’interactions entre les paires de nucléons (nn, np et pp) dans la même état de Jp ressemblaient beaucoup si on soustrait effets due à l’interaction EM
Notations:
Ressemblance entre nn et pp forces: symétrie de charge
Ressemblance entre pp/nn et np force: indépendance du charge
14. Symétries Invariance de translation (conservation du moment)
Invariance Galiléenne (..)
Invariance Rotationelle (conservation du moment angulaire)
Invariance miroir (parité)
Invariance d’échange du temps
Invariance pour l’échange de particules
Symétrie d’isospin (Vnn=Vnp=Vpp)
Hermicité
15. Forme générale d’interaction NN
16. Les potentiels basés sur la structure d’opérateurs montrées auparavant on appelle «Les potentiels phénoménologiques»
Gammel-Thaler pot. ( Phys. Rev. 107, 291, 1339 (1957)), hard-core.
Hamada-Johnston pot. (Nucl. Phys. 34, 382 (1962)), hard core.
Reid pot. (Ann. Phys. (N.Y.)50, 411 (1968)), soft core.
Malfiet-Tjon pot. (Nucl. Phys. A 127 (1969) 161) somme des Yukawas
Doleschall (Phys. Rev. C62 (2000) 054004) non-local dans l’espace de configuration
Ces modèles sont basés sur intuition physique. Malheureusment interaction forte se semble être beaucoup trop complexe… On a besoin de une théorie plus profonde pour pouvoir nous guider dans cette devinette…
17. Résultats (Non-localité d’interaction /3N Force)
18. Force d’échange de une particule lourde
20. Les traces de mesons d’échange dans pot. NN?
Écrire Lagrangien pour l’interaction des mésons avec des nucléons.
En utilisant ce Lagrangien calculer les diagrammes de Feynman contribuant dans la processus de diffusion NN.
28. Les potentiels basés dérivées en utilisant thèorie d’échange des mésons on appelle «Les potentiels réalistes» Nijmegen pot. (Nagels et al.: Phys. Rev. D 17 (1978) 768)
Paris pot. (Lacombe et al., Phys. Rev. C 21 (1980) 861)
Argonne V14 pot. (Wiringa et al., Phys. Rev. C 29 (1984)1207), utilise 14 opérateurs
Argonne V18 pot. (Wiringa et al., Phys. Rev. C 51 (1995) 38), utilise 18 opérateurs.
Bonn (Machleidt et al.: Phys. Rep. 149 (1987) 1)
CD Bonn (Machleidt: Phys. Rev. C 63 (2001) 024001)
31. Pour modèles inspirées par QCD méthode de force brut ne marche pas… nous sommes obligées à faire série des approximations (i.e. se limiter à un seul quark par nucléon et echange d’un seul gluon) pour rendre théorie gérable
Donc, ç’est loin d’etre vrais QCD
Il faut faire quelquechose très differente…
32. Lagrangien de QCD
33. Lagrangien de QCD