Elementární částice Leptony Baryony Bosony Kvarkový model

Prezentace na téma: "Elementární částice Leptony Baryony Bosony Kvarkový model"— Transkript prezentace:

1 Elementární částice Leptony Baryony Bosony Kvarkový model
Slabé interakce Partonový model I.S. Hughes: Elementary Particles M. Leon: Particle Physics W.S.C. Williams Nuclear and Particle Physics J. Žáček: Úvod do fyziky elementárních částc T. Davídek, R. Leitner Elementární částice od prvních objevů po současné experimenty.

2

3 Relativistické invarianty :
LAB vs TS Prahová energie: LAB částice b v klidu

4 TS má rychlost Poloosy : Střed elipsy

5 1. libovolné hodnoty O leží v průsečíku elipsy a osy x 2. Dvě hodnoty p 3. 𝜗 ≦ 𝜗max mc je invarantní hmotnost n částic

6 Transformace rozdělení
Experiment v LAB, teorie v TS

7 Volná částice: N normalizační faktor

8 Kulové funkce

9

10

11 Diracova rovnice ⟹

12 Základní klasifikace částic
Fermiony, bosony Celkový spin 1 nebo 0

13 Platí i pro vyšší spiny

14

15

16 R Ruthefordův rozptyl

17 Účinný průřez jako funkce q, transformace

18 Silné interakce Střední vazbová energie na nukleon v jádře ≈ 8MeV
V r.1935 Yukawa silné interakce → výměna částice hmotné částice V r nalezen pion o hmotnosti ~ 140 MeV Po integraci protonech σT ~ mb ⟹ α 𝑆 ~ 1

19 Slabé interakce při energii 1 MeV
V r Fermi - teorie, vazbová konstanta G má rozměr těžišťové energie bosonů W a Z Objev W a Z v CERN v r. 1984

20 Účinný průřez a rozpady částic
Četnost interakcí za časovou jednotku na terčovou částici, tj pravděpodobnost přechodu Volná částice ĆÁSTICE V BOXU O DÉLCE L

21 jednočásticových vlnových funkcí
v počátečním stavu Počáteční a koncový stav je nepolarizovaný Integrace neinvariantní, Fázový prostor integrál, kdy maticový element je 1

22 Relativisticky invariantní fázový prostor
1. Relativistická normalizace na v objemu V 2El částic 2. 3. plyne z Klein-Gordonovy rovnice , která je relativisticky invariantní Hustota pravděpodobnosti ρ = 2E ∣𝑁∣ ( Schr. rovnice ρ = ∣𝑁∣ 2 )

23

24 Reakce

25 Rozpady částic ⟸ silné rozpady ⟹ 𝜏 ~
⟹°neurčitost v měření energie ~ 100 MeV Vázaný stav s hmotností Breit – Wignerova formule ⟸ Fourierova transformace

26 E je celková energie částic a+b, které vytvoří vázaný stav rezonanci
částicemi v koncovém stavu

27 Diferenciální pravděpodobnost rozpadu:

28 a je nepolarizovaná ⟹ interakce je rotačně symetrická ⟹ nezávisí na
Pouze dvě nezávislé proměnné Po integraci přes

29 Nerelat. případ: malé

30 Tři částice v TS Kinematická oblast vymezena hranicí proměnné nebo = 5m

31 ⟹ pro symetrie vzhledem ke kolmicím z bodu O na strany

32 Těžišťová soustava pro n-1 částic, celková hybnost ,celková energie E- TS n-1 částic celková energie Zde 𝐸 ∗ = 𝐸 𝑇 fázový prostor dvou cástic v TS obou částic celková těžišťová energie

33 Tříčásticový fázový prostor
Pozn. zde E je celková energie a+b vjejich těžišti

34 fázový prostor dvou pionů z tříčásticového koncového stavu třech pionů při celkové
těžišťové energii 5 GeV.

35 Parita pro parita protonu definována jako +. Je to dostačující?

36 Předpoklad: parita neutronu také +
Parita neuronu zvolena jako +

37

38

39 Nábojové sdružení Nábojová parita
částice → antičástice, mění všechna aditivní kvantová čísla Q, baryonové číslo B, lepton. Číslo L Nábojová parita Aby komutoval, vlastní stav C musí mít všechna aditivní čísla 0 Takových částic je málo, ale vázané stavy fermionů a antifermionů

40 Proton a antiproton, antiproton v místě převedeme na počáteční stav
Spin 1 nebo 0 záměna Záměna souřadnic, Invariance v silných interakcí

41 Časová inverze časová invarance : důsledek pro vztah mezi reakcemi
a bez polarizace 𝑝 𝑐 𝑐 𝑝 princip detailní rovnováhy

42 Všechny interakce jsou časově invariantní ?
a inverzní neutronu

43 Izotopický spin

44 antinukleon antinukleonsss ??? ? ddu Dublet antidublet C rotace rotace

45

46

47 Foton Spin fotonu je 1 Skalární a vektorový potenciál
Jaký je spin fotonu? Foton nemá TS Rotace kolem osy z → Vlnová funkce fotonu 𝐽 𝑧 =1 𝐽 𝑧 =−1 Spin fotonu je 1

48

49 Nerelativistický ROZPTYL
Dvě částic o hmotách m1 a m2, spiny 0