Slabé interakce Zachovávají leptonová čísla, nezachovávají paritu, izotopický spin, podivnost, c, b, t Mají význam? Nyní standardní model elektromagnetických.

Prezentace na téma: "Slabé interakce Zachovávají leptonová čísla, nezachovávají paritu, izotopický spin, podivnost, c, b, t Mají význam? Nyní standardní model elektromagnetických."— Transkript prezentace:

1 Slabé interakce Zachovávají leptonová čísla, nezachovávají paritu, izotopický spin, podivnost, c, b, t Mají význam? Nyní standardní model elektromagnetických a slabých interakcí. 1

2 Fermiho vazbová konstanta G V bude tj. mezi spiny jader 2

3 Rozpady s ΔJ = 0 se nazývají Fermiho přechody ΔJ = 1 Gamow –Tellerovy přechody Fermiho přechody≡ Gamow-Teller ≡ 3

4 Ale jsou možné i další kombinace ale zachovává paritu 4

5 5 Nutno dodat pseudoskalární člen z experimentů Příspěvek do Fermiho přechodů Interakce typu T a A mění spin jader Příspěvek do Gamow-T přechodů

6 6 Diracova rovnice Nehmotná částice

7 7 ⦁ β rozpady Neutrina se nedetekují ⟹ měří se úhel mezi nabitým leptonem a odraženým jádrem Účinné průřezy preferují vektorovou a axiální vazbu ⦁ podélné polarizace leptonů Výpočty: helicitu 1 v interakcích T a S ⦁ v rozpadech π ⟶ μ ⟶ e Čistá V-A interakce Pro

8 8 Jaderné rozpady = ⟹ Rozpady částic Rozpady pionů:

9 9 ⦁ ⦁ spor Modifikace σ zavedením intermediálního bosonu

10 10 Divergentní Řešení :

11 11 Také v elektromagnetických interakcích se odstraní divergence, když přispějí 3 diagramy Podobně pro rozpady na miony a τ leptony Hadronové rozpady tj. rozpady na kvarky?

12 12 Semileptonové rozpady beze změny podivnosti, ΔS= 0 Např. rozpad neutronu Neleptonové rozpady podivných částic Selekční pravidla: i počáteční stav f koncový stav Důvod: transformace kvarku s (S= -1, I =0) na kvark d Např. rozpady hyperonu Λ ⟶ Pro případ, že pion a nukleon mají celkový Izotopický spin 1/2

13 13 Semileptonové rozpady podivných částic obvykle počátečního baryonu Rozpadové četnosti s různými hodnotami ΔS Rozpad neutronu: kvarkový proud stejnou strukturu jako čistá V-A vazba, Semileptonový rozpad hyperonu Λ, v maticovém elementu lze zaměnit index d za s Výpočet: Po korekci na fázový prostor stejné větvící poměry ale Měření: slabé proudy s ΔS = 1 jsou potlačeny faktorem asi 20 vzhledem k ΔS = 0 Narušení univerzality?

14 14 dw Fázový prostor

15 15 s za d Označení: kvarkový proud

16 16 Proces s produkcí nabitých W tzv. nabité proudy

17 17 Rozpady mezonů K~ 63 % Proč? Silně potlačené Přechody s ΔS = 0 přechody s Δ=1

18 18 popisuje rozpad ? !!!! Obecně Rotace v izotopickém prostoru Dopřibude člen

19 19 Celkový proud:

20 20 Rozpady pionů či kaonů, hybnost kolem 200 GeV, rozpadový tunel, absorbátor za ním komora. plněná těžkou kapalinou neutrin. Také byly nalezeny neelastické případy Nenelastická interakce

21 21 CKM matice

22 22 Aparatura UA1

23 23 Boson má pouze jednu projekci spinu Nutná kvalitní selekce případů proton antiproton

24 24

25 25 elektronů Bosony W a Z byly zkoumány na urychlovači LEP v CERN a na urychlovači Tevatron ve FNAL

26 26 Narušení C Oscilace neutrálních kaonů Dva piony

27 27 Tři piony: momenty hybnosti l a L L=L=0 Fázový prostor

28 28 oscilace V čas t v TS kaonu bude mít nestacionární stav vlnovou funkci:

29 29

30 30 Regenerace Prahové energie elasticky Navíc přes produkci hyperonu větší absorpce

31 31 Ze svazku s podivností -1 vznikne i svazek s podivností +1. Experimentálně potvrzeno

32 32

33 33 Obsahuje dvoupionové rozpady Experiment:

34 34 Přímé narušení CP Příměs přechodů s ΔI = 3/2.

35 35 Velmi malé Hlavně přes výměnu kvarku t ⟶ velké Hodně rozpadových kanálů ⟶ LHC experiment LHCb

36 36 Sjednocení elektromagnetických a slabých interakcí Slabé interakce Elektromagnetické interakce i pozorované Standardní model

37 37

38 38 Prověřování standardního modelu elektroslabých interakcí f elektron, mion či lepton τ Nejvhodnější je koncový stav dvou mionů

39 39 ( urychlovač PETRA v DESY Hamburk, experiment CELLO) C konstanty, které jsou funkcemi vektorových a axiálních vazb. konstant

40 40 Celková rozpadová šířka: Počet leptonových rodin 2 x tři barvy Axiální a vektorové vazb. konstanty kvarků či leptonů Experimenty na urychlovači LEP, CERN

41 41 Celková energie elektronového a pozitronového svazku Experiment DELPHI výpočet

42 42 Oscilace neutrin Pontecorvo Vlastní stavy slabých interakcí Vlastní stavy operátoru hmotnosti Standardní model: neutrina nehmotná, proč? Mají stejnou hybnost

43 43

44 44 Rozšíření na 3 neutrina : ekvivalentní j směšování kvarků, tj CKM matici

45 45 experimenty 1. Sluneční neutrina Neutrina z urychlovačů

46 46 Malý tok 1 % z ale

47 47 Kavkaz Gran Sasso, Itálie, 30 t Ga Detekce elektronů Čerenkovským zářením, kvůli pozadí práh na energii neutrin 3-6 GeV tj. detekována neutrina z boru. Počet detekovaných interakcí/ očekávaných ?

48 48

49 49 Měřil tok všech neutrin ze slunce, terč deuterium nabité proudy Neutrální proudy Elektrony detekovány čerenkovským zářením v deuteriu Neutrony: detekovány záchytem na deuteriu ⟶ vznik fotonů o energii 6.15 MeV Comptonovský rozptyl ⟶ elektrony, čerenkov. záření Celkový tok neutrin s energií > 5 MeV: Podle očekávání Tok elektronových neutrin: Poloviční proti očekávání

50 50 2. Reaktorová antineutrina: experimenty KamLand, Doube Chooze, Daya Bay, RENO Japonsko Francie Čína Korea Nedostupná oblast v dúsledku pozadí

51 51 Experiment Daya Bay Kapalný scintilátor dopovaný gadoliniem (Gd), úč. průřez záchytu tepelných neutronů 50 000 barnů

52 52 3. Urychlovačová neutrina zdroj mionová neutrina, vzdálenost zdroj – detektor ≈ 700 km T2K MINOS NOva OPERA ICARUS Japonsko J- park ⟶ Super-Kamiokande Fermilab ⟶ Minnesota Měření oscilací: některá neutrina musí mít hmotnost