català | castellano | english home   sitemap   legal notice   credits   contacte  
home home

Albert Bramon

"A vector meson dominance approach to scale invariance" Physics Letters B, vol.41 (1972), p. 609-

ABSTRACT

A model of scale invariance for both deep inelastic scattering and e+e- annihilation incorporating and infinite number of vector mesons is proposed. Structure functions are calculated explicitly in good agreement with experiments. Precious scaling arises naturally in the model.


ARTICLE

L’estudi dels constituents elementals de l’univers ha estat sempre un tema cabdal en física. Potser per això, la breu definició de física que ens proposa el recent diccionari de l’IEC hi fa una referència explícita. Alguns trobem aquesta referència generosa i un pèl exagerada, però és un fet innegable que bona part dels progressos importants que s’han acomplert durant les últimes dècades pertanyen a aquest camp.

Fruit d’aquest esforç i d’aquest progrés és un model de partícules elementals actualment acceptat per tota la comunitat científica i anomenat, per aquest motiu, el model estàndard.  Aquest model considera tres grups ben diferenciats de partícules elementals: els leptons, els quarks  i els bosons de gauge. El grup dels leptons inclou sis membres –entre els quals destaca l’electró com a més conegut i ben domesticat- als quals cal afegir les sis antipartícules corresponents. Semblantment, sis quarks, acompanyats també dels antiquarks respectius, formen el segon grup. El tercer grup és dels bosons de gauge –amb el fotó com a membre més representatiu- que tenen espín 1 i són els responsables de les diferents interaccions fonamentals rellevants al microcosmos. Les interaccions electromagnètiques –transmeses mitjançant els fotons- i les interaccions febles afecten tant els leptons com els quarks, i són perfectament descrites per l’electrodinàmica quàntica (QED) i la seva ampliació a la teoria electrofeble. En canvi, les interaccions fortes –transmeses mitjançant els gluons- afecten els quarks, però no pas els leptons, i la seva descripció en termes de la cromodinàmica quàntica (QCD) és més complicada i té encara qüestions per resoldre. L’origen d’aquests problemes és precisament el caràcter fort d’aquestes interaccions, que, entre algunes altres conseqüències, impossibilita l’aparició de quarks aïllats.

L’accés directe a aquests quarks elementals sembla, doncs, estar-nos vedat; només podem experimentar sobre els anomenats hadrons, és a dir, sobre agrupacions de quarks fortament lligats per gluons. Protons i neutrons són exemples ben coneguts d’hadrons formats per tres quarks; els mesons, estats lligats d’un quark i un antiquark, en són un altre. Per tant, els hadrons no són elementals, sinó  compostos, i les seves dimensions són de l’ordre del femtometre.

Una situació ben diferent és la dels leptons, que, insensibles a les interaccions fortes, se’ns presenten aïllats –simplificant-nos així el seu estudi- tot i ser al mateix temps veritablement elementals. Per aquests motius, les qüestions més debatudes en física de partícules pels volts del 1970 es referien al món dels hadrons. A base d’interaccions fortes entre aquestes, ja s’havien produït i identificat centenars d’hadrons de característiques diferenciades; paral·lelament es construïen models que els classificaven en multiplets que observaven regularitats en aquestes característiques (models de simetria unitària) i uns altres que explicaven parcialment la dinàmica hadrònica (models de Regge, de Veneziano...). Alternativament, fent interactuar els hadrons amb leptons -és a dir, auxiliant-nos ara amb el bon coneixement que ja es tenia de les interaccions electromagnètiques (QED) i febles-, es podia observar com, a baixa energia, els hadrons preservaven el seu caràcter compost mentre que, a energia molt alta, emergien característiques pròpies d’un comportament elemental al qual es va associar el nom d’invariància d’escala; models com el de dominància de mesons vectorials (d’espín 1, com els bosons de gauge) eren adients a baixa energia, mentre que uns altres (com els de partons) ho eren a l’altre extrem. Donada aquesta situació, els quarks –els components elementals dels hadrons- passaven a ser les peces clau. D’una banda, havien estat proposats l’any 1964 precisament per a explicar de manera econòmica i elegant les regularitats de l’espectre hadrònic i establir-ne així una classificació definitiva; de l’altra, els quarks eren els candidats naturals per a justificar el comportament esmentat a altes energies que exigia el protagonisme d’objectes elementals.

El gran repte anava quedant clar: passar d’una descripció o dinàmica a escala hadrònica a una altra, més aprofundida i perfecta, respecte a quarks elementals. Aconseguir-ho hauria estat un gran pas andanant al qual es va dedicar – i s’hi continua dedicant- molt d’esforç. L’èxit, però, ha estat només parcial. N’hem tret la cromodinàmica quàntica o QCD – una veritable teoria d’interaccions fortes entre quarks i gluons que imita la reeixida QED-, però, tal com dèiem a la introducció, la QCD continua amb problemes oberts i la seva aplicabilitat és clarament limitada. Existia també una segona possibilitat, molt més modesta en els seus objectius, però no absent d’algun interès. Consistia a continuar treballant a escala hadrònica intentant, això sí, construir un model en què tinguessin també cabuda les noves troballes , que tan clarament apuntaven a favor dels quarks. Seria un model dual, una descripció alternativa i tal vegada molt útil, de la veritable teoria que s’havia d’acabar de construint. Podria indicar-ne el camí i col·laborar en els primers passos vers la QCD. No va ser difícil aconseguir-ho.

El 1971 E. Etim i M. Greco – experts en models de Regge i col·lisions electró-antielectró – van coincidir amb l’autor d’aquestes línies, que acabava de fer una tesi sobre quarks i dominància de mesons vectorials i gaudia d’una agradable i enyorada beca del GIFT. Érem prop de Roma –“caput mundi”, solen afegir-hi amb ironia els romans  - que feia honor a la dita disposant d’ADONE, el col·lisionador d’electrons-antielectrons més energètic del moment. Com s’esperava, la dominància de mesons vectorials n’explicava perfectament les dades a baixa energia: les altres, les que s’albiraven a energies rècord (tot plegat, un parell de Gev), insinuaven nous mesons vectorials . Amb una senzilla generalització de la dominància de mesons vectorials n’hi va haver prou per a assolir-ne una descripció raonable. Ja només faltava fer una altre pas més agosarat: plantejar la hipòtesi que s’aniria trobant una cadena infinita de mesons vectorials en augmentar l’energia. Això, que potser era estirar més el braç que la màniga, portava immediatament a resultats positius: un únic model a escala hadrònica que explicava satisfactòriament una àmplia sèrie de dades al llarg de tot l’espectre d’energies. Es proposava doncs, una espècie de succedani o de versió dual de la QCD.

Probablement, les esmentades dificultats d’aplicació d’aquesta teoria van donar una certa popularitat al nostre model. També devien coadjuvar-hi les troballes, algunes de les quals foren sotmeses a crítiques i discussions, de nous mesons vectorials com els que es predeien, Sigui com sigui, col·legues tan distingits com  J. S. Bell i J. J. Sakurai – per esmentar-ne un parell que ja ens han deixat- van ocupar-se del model i el van millorar. Amb aquestes i algunes altres aportacions – especialment rellevants van ser les regles de suma de QCD, en què la dualitat quark-hadró feia, en terminologia actual, de pal de paller – es va continuar progressant en l’enrevessat món de la física hadrònica. Ara, els aspectes personalment més gratificats de la nostra contribució van anar-se’n acomplint en tornar a casa a finals dels anys setanta. La dualitat del model continuava vigent i podia ser tema de tesis doctorals : les de Ll. Ametller (UPC), F. Cornet (ara a la Universitat de Granada), E. Bagan i E. Massó (ambdós a la UAB). Una bona palestra per a aquests joves, que, més tard i pel seu compte, van continuar produint recerca de qualitat reconeguda de què es faran ressò futures notes com la que ara acabeu.



Albert Bramon
Departament de Física
Facultat de Ciències
Universitat Autònoma de Barcelona




Source:


ROVIRA, Lluis; SENRA, Pau; JOU, David. Estudis bibliomètrics sobre la recerca en física a Catalunya. Barcelona: Institut D'Estudis Catalans, Arxius de les Seccions de Ciències, 2001. 90-92 p. ISBN 84-7283-577-4




bottom