R-отношение

R-отношение (R) — величина сечения аннигиляции электрон-позитронной пары в адроны, нормированного на сечение аннигиляции в мюоны при столкновениях:

${\displaystyle R={\frac {\sigma ^{(0)}(e^{+}e^{-}\rightarrow \mathrm {hadrons} )}{\sigma (e^{+}e^{-}\rightarrow \mu ^{+}\mu ^{-})}},}$

где верхний индекс (0) указывает, что в поперечном сечении учтены радиационные поправки (излучение в начальном состоянии). R — это важный параметр при расчёте аномального магнитного момента^[1]. Экспериментальные значения R измерены для диапазона энергий в системе центра масс от 400 МэВ до 150 ГэВ^[2].

R-отношение также служит для экспериментального подтверждения величины электрических зарядов кварков, в частности очарованного кварка и нижнего кварка, а также существования трёх цветов кварков^[3]. Упрощённый расчёт R приводит к

${\displaystyle R=3\sum _{q}e_{q}^{2}/e^{2}\,,}$

где сумма берётся по всем сортам кварков с массой меньше энергии пучка. e_q — электрический заряд кварка, а коэффициент 3 отвечает за три цвета кварков. Рассчитаны КХД- поправки к этой формуле^[4].

Обычно в знаменателе выражения для R используется не фактическое экспериментальное сечение μμ, а теоретическое значение по теории КЭД вне резонанса: это делает резонансы более выраженными, чем при нормировке на истинное сечение μμ, которое также значительно возрастает на этих резонансах (связанные адронные состояния и Z-бозон).