Теоретичний опис електромагнітних процесів на вільних і зв’язаних нуклонах у коваріантних підходах

5. У реакції досліджено та розраховано в K-матричному підході зарядову асиметрію, яка визначається інтерференцією амплітуд Бете-Гайтлера та віртуального КР на протоні. Доведено, що в експериментах, в яких реєструються заряди електрона та позитрона, буде можливим розділення поперечних і поздовжніх внесків в асиметрію, особливо в області великих інваріантних мас віртуального фотона. Це дасть змогу дістати інформацію про ФФ електромагнітних переходів резонансів (наприклад, ) у часово-подібній області.

6. Розроблено теорію процесу народження пар у NN-розсіянні, , при енергіях, нижчих за поріг народження піона. Здобуто низькоенергетичну амплітуду, яка узагальнює теорему Лоу для реальних фотонів. Виконано розвинення диференціального перерізу по незалежним структурним функціям. Розроблена теорія застосована для аналіза сучасних експериментів [28].

7. Запропоновано теоретичний підхід для опису реакції народження пар у протон-дейтронному захопленні, He. Здобуто вирази для перерізу, СФ і сформульовано модель для амплітуди реакції. Розраховано перерізи і СФ в різних кінематичних умовах і проведено порівняння теорії з результатами перших експериментів [5].

8. Створено теоретичний підхід для опису реакції народження двох фотонів у протон-протонному розсіянні. Доведено, що ця реакція може дати інформацію про “підпорогове” народження нейтрального -мезона за рахунок механізму . Побудовано амплітуду фонового процесу випромінювання двох фотонів із зовнішніх протонних ліній. Досліджено кінематичні умови, в яких механізм народження віртуального піона може вивчатись експериментально. Розроблений підхід застосовується для інтерпретації експериментів, які в даний час проводяться.

9. Для дослідження процесів слабкого NN-бремштралунга розроблено теоретичний підхід, заснований на низькоенергетичних теоремах для слабкого зарядженого та слабкого нейтрального струмів. Підхід дає змогу розраховувати випромінювання лептонних пар на основі симетрій електрослабкої теорії та інформації про фази NN-розсіяння. Здобуті результати узагальнюють та суттєво уточнюють попередні дослідження в цій області. Висновки є важливими для астрофізики, зокрема, у моделях охолоджування нейтронних зірок за рахунок випромінювання лептонних пар.

10. Запропоновано модель у теорії поля, яка узагальнює лінійну -модель на випадок нелокальної мезон-нуклонної взаємодії. Знайдено електромагнітний, векторний (ізоспіновий) і аксіально-векторний струми. В другому порядку за константою взаємодії розраховано аномальні магнітні моменти та середньоквадратичні радіуси протона і нейтрона. Доведено, що при деяких значеннях параметрів нелокальності мезон-нуклонної взаємодії, нелокальна -модель, доповнена векторними мезонами в моделі ДВМ, дає змогу дістати узгодження теоретичних і експериментальних значень аномальних магнітних моментів і ЕМ радіусів протона і нейтрона.

11. Досліджено та узагальнено ефективну теорію взаємодіючих адронів - кіральну квантову адродинаміку (КАД-III). Розв'язана задача змішування полів і здобуто лагранжіан електромагнітної взаємодії. Виконано обчислення ширин розпаду мезонів , , , , і за рахунок сильної та ЕМ взаємодій і проведено порівняння з експериментом. Це дослідження продемонструвало, що КАД-III є перспективною теорією взаємодіючих нуклонів, мезонів і фотонів при енергіях близько 1 ГеВ.

12. На основі релятивістського рівняння Бете-Солпітера розроблено послідовний коваріантний формалізм для опису ЕМ взаємодії системи двох нуклонів. На прикладі реакції фото- (електро-)розщеплення дейтрона, (), запропоновано строге виведення виразу для S-матриці реакції. Доведено, що калібровочна інваріантність теорії пов'язана з тотожністю Уорда-Такахаші для узагальненого ЕМ струму Мандельстама. На додаток до цього, для калібровочної незалежності S-матриці необхідно, щоб амплітуди Бете-Солпітера для вхідного та вихідного каналів реакції були роз'вязками рівняння Бете-Солпітера з однією і тією ж NN-взаємодією.

13. Уперше побудовано ЕМ струм для нерелятивістських нуклонів із взаємодією з довільною залежністю від швидкості. Цей метод узагальнено для нуклонів, які задовольняють рівняння Бете-Солпітера. Для нелокальної і зарядово-обмінної NN-взаємодії здобуто ЕМ струм, який задовольняє двочастинкову тотожність Уорда-Такахаші. Розраховано ЕМ форм-фактори нуклона зовні масової поверхні, які часто виникають в розрахунках амплітуд ЕМ реакцій на атомних ядрах.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Korchin A.Yu., Scholten O., de Jong F. Lepton production in virtual Compton scattering off the proton // Phys. Lett. B. - 1997. - V. 402, №1-2. - P. 1-6.

2. Scholten O., Korchin A.Yu., Pascalutsa V., Van Neck D. Pion and photon induced reactions on the nucleon in a unitary model // Phys. Lett. B. - 1996. - V. 384, №1-4. - P. 13-19.

3. Korchin A.Yu., Scholten O., Timmermans R.G.E. Pion and photon couplings of resonances from scattering on the proton // Phys. Lett. B. - 1998. - V. 438, №1-2. - P. 1-8.

4. Korchin A.Yu., Van Neck D., Waroquier M., Scholten O., Dieperink A.E.L. Production of pairs in proton-deuteron capture to He // Phys. Lett. B. - 1998. - V. 441, №1-4. - P. 17-26.

5. Messchendorp J.G., Bacelar J.C.S., van Goethem M.J., Harakeh M.N., Hoefman M., Huisman H., Kalantar-Nayestanaki N., Korchin A.Yu., Loehner H., Ostendorf R.W., Schadmand S., Scholten S., Volkerts M., Wilschut H.W., Simon R.S. Cross sections and electromagnetic response functions for radiative proton capture in He // Phys. Lett. B. - 2000. - V. 481, №2-4. - P. 171-176.

6. Scherer S., Korchin A.Yu., Koch J.H. Virtual Compton scattering off the nucleon at low energies // Phys. Rev. C. - 1996. - V. 54, №2. - P. 904-919.

7. Korchin A.Yu., Scholten O. Nucleon polarizabilities in virtual Compton scattering // Phys. Rev. C. - 1998. - V. 58, №2. - P. 1098-1100.

8. Drechsel D., Knochlein G., Korchin A.Yu., Metz A., Scherer S. Structure analysis of the virtual Compton scattering amplitude at low energies // Phys. Rev. C. - 1998. - V. 57, №2. - P. 941-952.

9. Drechsel D., Knochlein G., Korchin A.Yu., Metz A., Scherer S. Low-energy and low-momentum representation of the virtual Compton scattering amplitude // Phys. Rev. C. - 1998. - V. 58, №3. - P. 1751-1757.

10. Korchin A.Yu. Magnetic moment and radius of the nucleon in a nonlocal model of meson-nucleon interaction // Eur. Phys. J. A. - 2001. - V. 11, №4. - P. 427-440.

11. Scholten O., Korchin A.Yu. -dependence of the Drell-Hearn-Gerasimov integral // Eur. Phys. J. A. - 1999. - V. 6, №2. - P. 211-214.

12. Korchin A.Yu., Scholten O. Photoproduction of electron-positron pairs on the proton in the resonance region // Phys. Rev. C. - 2000. - V. 62, №1. - P. 015205-1-015205-13.

13. Van Daele L., Korchin A.Yu., Van Neck D., Scholten O., Waroquier M. Coherent Compton scattering on light nuclei in the -resonance region // Phys. Rev. C. - 2001. - V. 65, №1. - P. 014613-1-014613-17.

14. Scholten O., Korchin A.Yu. Virtual-pion and two-photon production in pp scattering // Phys. Rev. C. - 2002. - V. 65, №5. - P. 054004-1-054004-11.

15. Korchin A.Yu., Van Neck D., Waroquier M. Electromagnetic interaction in chiral quantum hadrodynamics and decay of vector and axial-vector mesons // Phys. Rev. C. - 2003. - V. 67, №1. - P. 015207-1-015207-17.

16. Timmermans R.G.E., Korchin A.Yu., van Dalen E.N.E., Dieperink A.E.L. Electroweak bremsstrahlung: theorems and astrophysical relevance // Phys. Rev. C. - 2002. - V. 65, №6. - P. 064007-1-064007-15.

17. Korchin A.Yu., Scholten O. Dilepton production in nucleon-nucleon collisions and the low-energy theorem // Nucl. Phys. A. - 1995. - V. 581, №3-4. - P. 493-511.

18. Korchin A.Yu., Scholten O., Van Neck D. Low-energy theorems for virtual nucleon-nucleon bremsstrahlung; formalism and results // Nucl. Phys. A. - 1996. - V. 602, №3-4. - P. 423-448.

19. Korchin A.Yu., Scholten O. Photoproduction of electron-positron pairs on the proton in the resonance region // Nucl. Phys. A. - 2001. - V. 684, №1-4. - P. 426c-428c.

20. Корчин А.Ю., Шебеко А.В. К вопросу о построении оператора электромагнитного тока ядра // Ядерная физика. - 1984. - Т. 40, №4(10). - С. 1114-1116.

21. Корчин А.Ю., Шебеко А.В. О возможном способе построения электромагнитного тока двухнуклонной системы в формализме Бете-Солпитера // Ядерная физика. - 1991. - Т. 54, №2(8). - С. 357-369; Вопросы атомной науки и техники. Сер. Ядерно-физические исследования (теория и эксперимент). - 1991. - Вып. 5(23). - С. 111-123.

22. Scholten O., Kondratyuk S., Van Daele L., Van Neck D., Waroquier M., Korchin A.Yu. Compton scattering on the proton and light nuclei in the -resonance region // Acta Phys. Pol. B. - 2002. - V. 33, №3. - P. 847-871.

23. Корчин А.Ю., Шебеко А.В. Применение формализма Бете-Солпитера к изучению электромагнитных процессов на легчайших ядрах // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Ядерно-физические исследования (теория и эксперимент). - 1990. - Вып. 1(9). - С. 45-49.

24. Корчин А.Ю., Шебеко А.В. Фото- и электрорасщепление легчайших ядер в формализме Бете-Солпитера // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Ядерно-физические исследования (теория и эксперимент). - 1991. - Вып. 2(20). - С. 77-82.

25. Корчин А.Ю., Шебеко А.В. Фото- и электрорасщепление дейтрона в формализме Бете-Солпитера. - Х., 1988. - 22 с. (Препр. / АН Украины. Харьковский физико-технический ин-т; 88-56).

26. Korchin A.Yu. Covariant descriptions in the theory of electromagnetic interactions with the deuteron // Proc. National Conf. “Physics of Few-body and Quark-hadronic Systems” (Kharkov, Ukraine, 1992). - Eds. Boldushev V., Kotlyar V. and Shebeko A. - Singapore: World Scientific, 1994. - P. 105-116.

27. Korchin A.Yu., Van Neck D., Waroquier M., Scholten O., Dieperink A.E.L. Production of pairs in proton-deuteron capture to He // Proc. International Symposium “Mesons and Light Nuclei” (Pruhonice/Prague, Czech Republic, 1998). - P. 359-364.

28. Messchendorp J.G., Bacelar J.C.S., van Goethem M.J. et al. Exclusive measurements of virtual bremsstrahlung in proton-proton scattering at 190 MeV // Phys. Rev. Lett. - 1999. - V. 82, №13. - P. 2649-2652; First determination of the nucleon-nucleon response functions in the timelike region // Phys. Rev. Lett. - 1999. - V. 83, №13. - P. 2530-2533.

29. Hagiwara K., Hikasa K., Nakamura K. et al. Review of Particle Physics // Phys. Rev. D. - 2002. - V. 66, №1. - P. 010001-1-010001-223.

30. Martinus G.H., Scholten O., Tjon J.A. Proton-proton virtual bremsstrahlung in a relativistic covariant model // Few Body Syst. - 1999. - V. 26, №2. - P. 197-211.

Корчин О. Ю. Теоретичний опис електромагнітних процесів на вільних і зв'язаних нуклонах у коваріантних підходах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.16 - фізика ядра, елементарних частинок і високих енергій. - Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Харків, 2005.

Дисертацію присвячено розвитку теорії електромагнітних процесів на нуклоні та малонуклонних системах. Розроблено унітарний K-матричний підхід для опису розсіяння піонів, фотонародження піонів і комптонівського розсіяння на нуклоні. Розвинуто теорію віртуального комптонівського розсіяння на нуклоні в реакції при низьких енергіях. Доведено, що реакція дає змогу досліджувати баріонні резонанси в часово-подібній області. Створено теорію віртуального NN-бремштралунга і протон-дейтронного захоплення He. Розроблено теоретичні підходи для процесів слабкого бремштралунга та народження двох фотонів у протон-протонному розсіянні. Запропоновано нелокальну версію лінійної -моделі. Досліджено та узагальнено ефективну теорію взаємодіючих адронів - кіральну квантову адродинаміку (КАД-III). На основі рівняння Бете-Солпітера розроблено коваріантний формалізм для опису електромагнітної взаємодії системи двох нуклонів.

Korchin A. Yu. Theoretical description of electromagnetic processes on the free and bound nucleons in covariant approaches. - Manuscript.

Thesis for the scientific degree of doctor of science in physics and mathematics by specialty 01.04.16 - physics of nucleus, elementary particles and high energies. - Kharkiv National University, Kharkiv, 2005.

The thesis is devoted to development of the theory of electromagnetic processes on the nucleon and few-nucleon systems. The unitary K-matrix approach is developed for pion scattering, pion photoproduction and Compton scattering on a nucleon. The theory of the virtual Comton scattering on a nucleon in the reaction at low energies is developed. It is shown that the reaction allows one to study baryon resonances in the time-like region. The theory of virtual NN-bremsstrahlung and reaction He is proposed. The theoretical approaches are built up for the processes of weak bremsstrahlung and two-photon production in proton-proton scattering. A nonlocal extension of the linear -model is proposed. An effective theory of interacting hadrons - chiral quantum hadrodynamics (QHD-III) - is extended and explored. In framework of the Bethe-Salpeter equation the covariant formalism for electromagnetic interaction of the two-nucleon system is worked out.

Корчин А. Ю. Теоретическое описание электромагнитних процессов на свободных и связанных нуклонах в ковариантных подходах. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.16 - физика ядра, элементарных частиц и высоких энергий. - Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Харьков, 2005.

Диссертация посвящена развитию теории электромагнитных процессов на нуклоне и малонуклонных системах. Разработаны новые физические подходы для анализа реакций на нуклоне, двухнуклонной системе и некоторых легких ядрах с учетом сильного взаимодействия. Созданные подходы, модели и результаты расчетов применяются в современных экспериментальных исследованиях с участием электронов и фотонов.

Разработан унитарный K-матричный подход для анализа рассеяния пионов, фоторождения пионов и комптоновского рассеяния на нуклоне. Получено хорошее согласие с экспериментом и найдены константы связи барионных резонансов. Рассчитано в K-матричном подходе обобщенное правило сумм Дрелла-Хирна-Герасимова для неупругого рассеяния электронов на протоне и показано, что основной вклад вносят - и -резонансы в канале электророждения одного пиона. Продемонстрировано, что процесс когерентного комптоновского рассеяния на ядрах He и C в области -резонанса может дать информацию о модификации ширины -резонанса в ядерной среде.

Выполнен анализ виртуального комптоновского рассеяния на протоне при низких энергиях в области пространственно-подобных импульсов и получена низкоэнергетическая амплитуда. Выведены соотношения для обобщенных поляризуемостей нуклона и установлена их связь с поляризуемостями для реальных фотонов. Рассчитаны обобщенные поляризуемости протона и исследованы вклады барионных резонансов и -канальных обменов. Показано, что реакция фоторождения пары на протоне, , позволяет исследовать барионные резонансы во времени-подобной области. Найдены условия, в которых комптоновское рассеяние на протоне является доминирующим. Выполнено разложение сечения по структурным функциям и последние рассчитаны в K-матричном походе. Наиболее информативной для экспериментального изучения является область энергий около 700 МеВ, отвечающая возбуждению -резонанса. Исследована и рассчитана зарядовая асимметрия в реакции .

Сформулирована теория процесса виртуального бремштралунга () при энергиях ниже порога рождения пиона и выведена низкоэнергетическая амплитуда. Выполнено разложение дифференциального сечения по структурным функциям. Разработанная теория применена для интерпретации новых экспериментов (KVI, Гронинген, Нидерланды). Предложена теоретическая модель реакции рождения пар в захвате, He. Получены выражения для структурных функций и сечения. Проведено сравнение рассчитанных сечений и структурных функций с данными первых экспериментов. Показано, что процесс рождения двух фотонов в -рассеянии может дать информацию о “подпороговом” рождении -мезона за счет механизма . Построена амплитуда фонового процесса излучения двух фотонов с внешних протонных линий. Найдены условия, в которых проявляется механизм образования виртуального пиона. Разработан теоретический подход для реакций слабого NN-бремштралунга. Подход позволяет рассчитывать вероятность излучения лептонных пар на основе симметрий электрослабой теории и информации о фазах NN-рассеяния. Результаты обобщают и уточняют предыдущие исследования в этой области. Выводы важны в астрофизических приложениях, в частности, в моделях охлаждения нейтронных звезд за счет излучения лептонных пар.

Предложено нелокальное обобщение линейной -модели и исследованы ее свойства симметрии. Рассчитаны магнитные моменты и среднеквадратичные радиусы протона и нейтрона. Эта модель, дополненная векторными мезонами в модели ДВМ, описывает низкоэнергетические электромагнитные свойства протона и нейтрона. Исследована и обобщена эффективная адронная теория - киральная квантовая адродинамика (КАД-III). Получен лагранжиан нуклонов, мезонов и фотонов в терминах полей физических частиц. Рассчитаны ширины распадов мезонов: , , , , , и проведено сравнение с экспериментом. Исследование показало, что КАД-III является перспективной теорией сильного и электромагнитного взаимодействий нуклонов, мезонов и фотонов при энергиях порядка 1 ГэВ.

В рамках релятивистского уравнения Бете-Солпитера разработан последовательный ковариантный формализм для описания электромаг-нитного взаимодействия системы двух нуклонов. На примере реакции фото- (электро-)расщепления дейтрона предложен строгий вывод выражения для S-матрицы реакции. Показана связь калибровочной инвариантности теории с тождеством Уорда-Такахаши для обобщенного электромагнитного тока Мандельстама. Для нерелятивистских нуклонов со взаимодействием, зависящим от скорости, построен электромагнитный ток. Получен ток Мандельстама для нелокального и зарядово-обменного NN-взаимодействия нуклонов, удовлетворяющих уравнению Бете-Солпитера. Рассчитаны форм-факторы для вершинной функции нуклона вне массовой поверхности.

Размещено на http://www.allbest.ru/