论文部分内容阅读
非阿贝尔场的真空问题一直是场论研究中的重点和难点。作为一种SU(3)杨-米尔斯场，QCD的真空问题吸引了诸多关注，但是要了解其本质非常困难，因为QCD真空中充斥着非线性强相互作用导致的真空涨落。QCD真空问题又非常重要，例如没有对真空的透彻了解，人们也不可能真正了解色禁闭现象。瞬子和孤子模型在研究真空性质上独辟蹊径，从真空和空间的拓扑结构入手，提供了新的视角。在某些模型，例如非线性σ模型中，满足真空定义的态不止一个，此时就需要选定一个特定真空作为基点，在其邻域内对场作微扰展开。该过程中通常会丢失一些信息，例如某些全局对称性在展开后会发生对称性的自发破缺。实际上，并不是这种对称性消失了，只是因为我们由于选定了一点作为基点，而在对称变换下该基点并非不变量，因而破坏了全局对称性。不同真空间的隧穿效应对找回这些丢失的信息、重置自发性破缺的对称性至关重要。这些真空之间的隧穿效应可以在形式上看做瞬子的贡献。瞬子是一种非平凡的场构型，定义在欧氏时空中，将不同的真空联系起来，其实质是是欧氏空间中运动方程的解且对应的欧氏作用量有限。 在这篇文章中，我们首先比较细致地引入了量子力学和QCD中的瞬子解，之后讨论了瞬子在强作用过程中的应用。我们提出了一种高能下π介子产生的新机制——瞬子可以在十分之一费米的距离内直接产生π介子。我们计算了高能质子-质子对撞过程中，瞬子对单举π0介子产生截面的贡献。计算表明，在π0介子的横向动量在几个GeV数量级且纵向快度很大时，瞬子效应对单举截面的贡献占主导地位，远大于微扰QCD的贡献。我们随后讨论了瞬子效应在自旋效应中的应用以及在高能粒子对撞并产生赝标量介子的过程中的应用。 我们利用瞬子效应计算了组份夸克与核子中的极化与非极化胶子分布。首先，我们分别计算了微扰QCD夸克-胶子相互作用、非微扰胶子-夸克相互作用及非微扰胶子-夸克-π介子相互作用对组份夸克中胶子分布的贡献，计算方法与Altarelli-Parisi方法类似。之后，利用组份夸克模型，已知组份夸克中胶子分布，用卷积的方法，可以给出核子内的胶子分布。计算表明非微扰夸克-胶子-π介子相互作用对胶子分布的贡献非常显著。 最后我们计算了瞬子效应对组份夸克的Pauli电磁形状因子的贡献。在瞬子相互作用的基础上，N.I.Kochelev等人采用与本文中不同的相互作用形式计算过Pauli电磁形状因子F2(Q2)，但是计算表明在Q2→0时Pauli电磁形状因子趋向于无穷大。本文利用有效相互作用顶点的微扰方法计算了电磁Pauli形状因子，结果的到的F2在Q2=0时并不发散，因此可以用来计算F2(Q2=0)，即夸克的反常磁矩。该结果在将来可以用在如计算质子对撞中的单自旋不对称性等方面，因而具有重要的意义。