THE CHARGE AND MAGNETIZATION DISTRIBUTIONS OF NUCLEON IN THE PERTURBATIVE CHIRAL QUARK MODEL

Abstract

This study investigates nucleons' charge and magnetization distributions within the framework of Perturbative Chiral Quark Model (PCQM). We modeled the nucleon as a three-quark system confined by a harmonic oscillator potential, surrounded by a meson cloud arising from spontaneous chiral symmetry breaking. By calculating the electric and magnetic form factors of protons and neutrons, including up to the second excited state of quark excitations, we determined the model parameters, which relate to charge radius and axial coupling constant, R = 0.56 fm. and rho = 0.65 that best reproduce the experimental magnetic moments of 2.7618 and -1.9272 in nuclear magnetons unit, respectively. Using these parameters, we computed protons and neutrons' charge and magnetic densities. Our results for the spatial distributions of charge and magnetization in the Perturbative Chiral Quark Model were consistent with those obtained from other theoretical models. The neutron exhibited positive and negative charge distributions despite its overall neutral charge.

ผู้วิจัยได้ทำการศึกษาการกระจายตัวเชิงประจุและเชิงแม่เหล็กของนิวคลีออนในแบบจำลองเพอร์เทอร์เบทีฟไครัลควาร์ก ในแบบจำลองนี้พิจารณาให้นิวคลีออนคือระบบของควาร์กสามตัวที่ถูกกักไว้ด้วยพลังงานศักย์แบบตัวกวัดแกว่งฮาร์มอนิก โดยที่ควาร์กทั้งสามตัวถูกล้อมรอบด้วยกลุ่มหมอกเมซอน ที่เป็นผลมาจากการแตกของสมมาตรเชิงไครัลแบบทันทีทันใด ผู้วิจัยได้ทำการคำนวณฟอร์มแฟคเตอร์เชิงไฟฟ้าและเชิงแม่เหล็กของโปรตรอนและนิวตรอนโดยเพิ่มการพิจารณาตัวแผ่ของควาร์กไปถึงสถานะกระตุ้นที่ 2 ในการวิจัยครั้งนี้ได้กำหนดค่าพารามิเตอร์อิสระในแบบจำลองที่ทำให้ค่าโมเมนต์แม่เหล็กของโปรตอนและนิวตรอนมีค่าใกล้เคียงกับค่าจากการทดลองที่สุด ซึ่งได้ว่าพารามิเตอร์อิสระที่เกี่ยวข้องกับรัศมีเชิงประจุและค่าคงที่แอกเซียลคัปลิง R = 0.56 fm. และ rho = 0.65 โดยที่ค่าโมเมนต์แม่เหล็กของโปรตรอนและนิวตรอนในหน่วยนิวเคลียร์แมกนีตอนมีค่าเป็น 2.7618 และ -1.9272 ตามลำดับ เมื่อนำค่าฟอร์มแฟคเตอร์ที่ได้จากการกำหนดค่าพารามิเตอร์อิสระดังกล่าวมาทำการคำนวณความหนาแน่นเชิงประจุและเชิงแม่เหล็กของทั้งโปรตรอนและนิวตรอน พบว่าการกระจายตัวเชิงประจุไฟฟ้าและเชิงแม่เหล็กของโปรตอนและนิวตรอนในแบบจำลองเพอร์เทอร์เบทีฟไครัลควาร์กนั้นให้ผลที่มีแนวโน้มเช่นเดียวกันผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณผ่านทางการใช้แบบจำลองอื่น ๆ นอกจากนี้การกระจายตัวของประจุไฟฟ้าในนิวตรอนมีการกระจายตัวทั้งในส่วนที่เป็นบวกและลบ ถึงแม้ว่าประจุไฟฟ้ารวมของนิวตรอนจะเป็นศูนย์ก็ตาม