О неэлементарности элементарных частиц
Давайте сначала определимся с понятиями, чтоб не было путаницы.
Обычно (повседневно) под словами "А состоит из x, y, z" подразумевается, что А состоит только из x, y, z и ничего другого. Такое определение "составности" в микромире не работает. Если вы именно про это, то да, это верно.
Но в физике, в частности, в ФЭЧ, под составностью подразумевают всё же нечто иное. А именно -- возможность разложения математического описания на составляющие блоки. Это вовсе не значит, что какую-либо величину мы представляем в виде точной суммы или точного произведения отдельных частей; это значит, что мы начинаем описывать составную частицу как систему с несколькими раздельными степенями свободы одного типа, и затем смотрим, что получается при их взаимодействии. Иными словами, если частицу можно описать как набор из нескольких степеней свободы плюс их взаимодействие, то частица считается составной. Она состоит из этих частей и -- что немаловажно -- и взаимодействия между ними.
Примеры.
Если для описания механических свойств частицы нам надо задать 6 пространственных координат, то это значит, что частицу можно представить состоящей из двух субчастиц.
Протон "состоит из кварков" в том смысле, что его свойства можно получить из свойств кварков и взаимодействия между ними. Т.е. протон состоит из кварков и связывающего их поля.
Электрон пока не удалось представить в виде "субчасти плюс их взаимодействие", поэтому и считается пока, что он несоставной.
Относительность состава
В квантовой теории поля существование чего-то становится, в каком-то смысле, уже вещью неабсолютной. Кванты уже не бессметрны, они могут исчезать и появляться. Поэтому части составной системы уже не зафиксированы, и конкретный состав составной частицы уже понятие относительное.
Самый простой пример этой относительности, как я уже подчеркивал, это переход в другую СО. Ультрарелятивистский протон состоит уже не из трех кварков. Он состоит из множества степеней свободы -- партонов, которые нельзя отождествлять с теми кварками, что были в покоящемся протоне. Слово "состоит" используется в том же смысле, что и ранее: физические свойства протона (например, сечения реакций столкновения) можно описать в виде свойств партонов плюс их "взаимодействие" (в кавычках, потому что нужны оговорки, но это не суть важно).
Еще раз подчеркну, что такая относительность состава не влияет на лоренц-инвариантные величины. Так, например, реакции столкновения высокоэнергетического протона с ядром описывается в системе покоя ядра как столкновение ядра со сложной структурой в протоне, а в СО протона -- как столкновения протона со сложной структурой ультрарелятивистского ядра.
Другой пример -- это фононы в кристалле. Кристалл состоит из атомов, но его возбуждения можно представить в виде фононов. Из чего состоит звук -- из фононов или из атомов? Формально, однозначного ответа нет -- это лишь два способа описания, два способа выбрать базовые блоки и их взаимодействие. Тот факт, что один набор блоков более удобен для вычисления, не играет существенной роли.
Некоторый вывод: более фундаментальным является сам факт составности, а не тот конкретный "базис", в котором эта составность раскладывается на составляющие.
Состав и малый параметр
Не все базисами составности частицы равноправны. Часто находится такой специфический базис, в котором почти вся динамика включена в "части", а взаимродействие между ними мало или вообще в первом приближении отсутствует. Такой базис не только очень удобен для вычислений, но и ощущается как самый естественный. Именно в нем нам "кажется, что "вот из этих-то частей" состоит частица.
С точки зрения математики, ясно, что такой базис отвечает ситуации, когда есть малый параметр -- слабость взаимодействия частей.
Возникает естественный вопрос о единственности базиса со слабым взаимодействием частей. (Эти слова можно формализовать.) Ответ: существуют примеры, когда такой базис неединствен. Например, тот же протон имеет довольно простой вид (отдельные части со слабым взаимодействием) в двух совершенно разных базисах, в двух СО: собственной СО покоя и предельно ультрарелятивистской СО.
Интересно, что в случае протона однозначной процедуры перехода от одного базиса к другому пока не придумано. Собственно, это я и имел в виду, когда говорил, что те кварки, которые конституэнты, и те кварки, которые партоны -- это по сути разные объекты, у которых есть, правда, некоторые общие характеристики. Дело в том, что последовательно переходя в СО, где протон движется всё быстрее и быстрее, мы неизбежно проходит через промежуточную ситуацию -- когда протон уже релятивистский, но еще не ультра-. И вот какие степени свободы являются главными в этом режиме -- совершенно не ясно. Собственно, именно поэтому описание адронных реакций при промежуточных энергиях -- самое сложное. В этом переходе теряется непрерывная нить, связывающая базовые степени свободы в одном базисе с базовыми степенями свободы в другом.
Возникает еще один естественный вопрос: а бывают ли составные системы, в которых вообще нельзя найти такой базис, чтоб взаимодействие стало малым. Ответа я не знаю. Если такая система существует, то это будет означать, что у нее нет естественного, интуитивно-приемлимого разделения на части. Хотя ведет себя такая система очевидно не как элементарная. Очень интересная ситуация была бы.
Пока хватит...