[科普中国]-巴巴散射

量子电动力学中，巴巴散射（英文：BhaBha Scattering）是指电子-反电子的散射过程，其中伴随有交换虚光子。

简介量子电动力学中，巴巴散射（英文：BhaBha Scattering）是指电子-反电子的散射过程，其中伴随有交换虚光子：

巴巴散射散射振幅的领头项包含有两个费曼图的贡献：一个是湮灭过程，一个是散射过程。巴巴散射的散射率在正负电子对撞机中被用来当作光度的监视指标。在经典电动力学中，巴巴散射实际就是正负电子通过库仑力相互吸引的过程。

巴巴散射的名称来源于印度物理学家霍米·J·巴巴（Homi J. Bhbha）。1

用途巴巴散射在很多正负电子对撞实验中用作对实验光度的监测，精确的光度测量在精确的散射截面测量实验中必不可少。

斯坦福大学的大型Z玻色子探测器（Stanford Large Detector）在1993年进行的实验中，小角度的巴巴散射被用来测量实验的光度，测量的相对不确定度低于0.5%。

位于日本高能加速器研究机构的贝尔实验，其前置量能器(Extreme Forward Calorimeter,[1])即是使用小角度的巴巴散射，来即时地量测该实验的亮度，并且与中心碘化铯量能器所测得的大角度巴巴散射交互校正。贝尔实验为目前亮度最高的B介子工厂。

正负电子对撞的实验场所是地下的强子共振设备（ 能量约为1GeV至10 GeV），如北京的电子同步加速器（BES）、贝尔（Belle）实验和介子的BaBar实验，这些实验利用大角度的巴巴散射作为光度测量的手段。如要达到相对不确定度小于0.1%的测量精确度，实验测量需要和理论计算结果相比较，理论上要求计算到领导项及其下一个高阶项的辐射修正。强子散射截面在这些较低能量下的高精度测量是理论计算μ子反常磁矩的关键条件之一，而计算μ子的反常磁矩能够被用来约束超对称以及其他超越标准模型的粒子理论。1

量子电动力学在粒子物理学中，量子电动力学（英语：Quantum Electrodynamics，简称QED）是电动力学的相对论性量子场论。它在本质上描述了光与物质间的相互作用，而且它还是第一套同时完全符合量子力学及狭义相对论的理论。量子电动力学在数学上描述了所有由带电荷粒子经交换光子产生的相互作用所引起的现象，同时亦代表了经典电动力学所对应的量子理论，为物质与光的相互作用提供了完整的科学论述。

用术语来说，量子电动力学就是电磁量子真空态的摄动理论。它的其中一个创始人，理查德·费曼把它誉为“物理学的瑰宝”("the jewel of physics")，原因是它能为相关的物理量提供极度精确的预测值，例如电子的异常磁矩及氢原子能级的兰姆位移。1

散射当传播中的辐射，像光波、音波、电磁波、或粒子，在通过局部性的位势时，由于受到位势的作用，必须改变其直线轨迹，这物理过程，称为散射。这局部性位势称为散射体，或散射中心。局部性位势各式各样的种类，无法尽列；例如，粒子、气泡、液珠、液体密度涨落、晶体缺陷、粗糙表面等等。在传播的波动或移动的粒子的路径中，这些特别的局部性位势所造成的效应，都可以放在散射理论的框架里来描述。1

虚粒子虚粒子（英语：virtual particle），意即虚构粒子、假想粒子，是在量子场论的数学计算中建立的一种解释性概念，指代用来描述亚原子过程例如撞击过程中粒子的数学项。但是，虚粒子并不直接出现在计算过程的那些可观测的输入输出量中，那些输入输出量只代表实粒子。虚粒子项代表那些所谓离质量壳(off mass shell)的粒子。例如，它们沿时间反演、能量不守恒、以超光速移动，每条看起来都和物理基本原理相悖。虚粒子发生在那些大致可被实输出量相消的组合项中，因此才产生了前述那些不实的冲突。虚粒子的虚“事件”通常看起来是一个紧接着另一个发生，例如在一次撞击的时长中，所以他们显得短命。如果在计算中略去那些被诠释为代表虚粒子的数学项，计算结果将变成近似值，有可能较大地偏离完整计算得到的正确而且精确的结果。1

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学