Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych"

Juliusz Stankiewicz
7 lat temu
Przeglądów:

1 Fizyka zątk lmntarnyh i oziaływań potawowyh Wykła 8 Oziaływania łab Jrzy Kraśkiwiz

2 Charaktrytyka oziaływań łabyh ługi za Ŝyia zątk w rozpazi łabym mał przkroj zynn lptony polgają tylko oziaływaniom łabym i (jśli nałaowan) lktromagntyznym ni tworzą tanów związanyh obrwowan tylko w rozpaah i zrzniah, gy ni ą zominowan przz oziaływania iln i lktromagntyzn ni zahowują ziwnośi ni zahowują parzytośi opowizialn za powzhny rozpa β jąr nitrwałyh opowizialn za trmojąrow proy na Słońu: pp ν

3 Rozpa β n p ν Ozkiwana nrgia lktronów Rozkła nrgii lktronu w rozpazi bta

4 Rozpa β Toria Frmigo oziaływani ztrh frmionów w jnym punki p n - Najogólnijza amplitua rozprazania w oziaływaniu ztrofrmionowym ma potać: M = i O C i i C i ( ψ poiψ n)( ψ Oiψ ν = S, V, T, A, P wpółzynniki ) ν potać kalara, wktora, tnora, puowktora i puokalara zbuowana z mairzy Diraa Doświazni wkazuj, Ŝ róŝn o zra ą tylko wpółzynniki C A i C V, przy zym C A /C V = (potać V A oziaływania).

5 Rozpa β Klayfikaja oziaływań łabyh 1. Proy lptonow ν µ CC µ ν ν µ µ - W - ν CC ν µ ν µ NC ν µ ν µ ν µ W µ - ν ν µ Z 0 ν µ prąy nałaowan prąy nutraln

6 1. Proy półlptonow Klayfikaja oziaływań łabyh u p n ν ν u u p u n ν W CC NC u u p p ν ν ν ν ν u Z 0 ν u u p

7 Klayfikaja oziaływań łabyh 1. Proy nilptonow CC Λ 0 p π u u Λ u u u p u π -

8 Stała Frmigo G F Rozpa mionu w najniŝzym rzęzi rahunku zaburzń ν µ bzwymiarow tał przęŝnia ν µ g g G F µ W ν µ ν poprzz wymianę W przybliŝni uŝj may bozonu M mairz rozprazania M gg M q 2 W 2 finija gg M 2 M W M W = GV G F 2 8 g M 2 2 W Obliznia zau Ŝyia µ ają (m << m µ ): 1 τ = Γ( µ ν µ ν ) = G m 3 F µ G F = GV µ 192π

9 ZauwaŜono, Ŝ wi zątki V o intyznyh maah, pinah rozpaają ię róŝni: na wa i na trzy piony kanały o prziwnyh parzytośiah i róŝnym zai Ŝyia. Nazwano j θ i τ. Łamani parzytośi Zagaka θ - τ Zagaka θ - τ 1956 L i Yang ugrowali, Ŝ θ i τ to ta ama zątka, lz w rozpazi nizahowana jt parzytość To załoŝni nalŝało prawzić w innym kprymni 9

Łamani parzytośi Ia nizahowania parzytośi napotkała barzo ilny opór więkzośi fizyków Jzz w paźzirniku 1956 r. Lw Lanau głoił, Ŝ nizahowani parzytośi to abolutny nonn.

10 Łamani parzytośi Ia nizahowania parzytośi napotkała barzo ilny opór więkzośi fizyków Jzz w paźzirniku 1956 r. Lw Lanau głoił, Ŝ nizahowani parzytośi to abolutny nonn. Fynman załoŝył ię z Normanm Ramym 50 $ o 1 $, Ŝ kprymnty owioą fałzywośi hipotzy L-Yanga. Muiał potm zapłaić. Pauli napiał o Wikopfa (12 tyznia 1957 r.): Jtm gotów załoŝyć ię o uŝą umę pinięzy, Ŝ kprymnty pokaŝą, iŝ parzytość jt zahowana 10

11 Łamani parzytośi 1957 kprymnt C. S. Wu potwirzająy łamani ymtrii parzytośi Co Ni ν T = 0.01 K ν Co Ni J=5 4 ½½ P Ni 4 ½½ ν Wzbronion Dla miji lktronu śiśl w kirunku pinu kobaltu 11

12 Łamani parzytośi Otrzyman natęŝni la róŝnyh kątów miji zgon z rozkłam : r r σ p v I ( θ ) = 1 α = 1 α oθ E r σ pin lktronu r p, E, v pę, nrgia i prękość lktronu θ kąt mięzy kirunkim pinu a pęm lktron gzi α = -1 Zahowani kłaowj momntu pęu wymaga, aby pin lktronu kirowany był wzłuŝ kirunku J (pinu jąra), przy zym la θ π wytępuj mizanina tanów orbitalnyh L=0 i L=1. Polaryzaja połuŝna mitowanyh lktronów: P I I I I = v = α I I(0), I I(π)

13 Okryi nutrin 1953 Rin, Cowan: nutrino lktronow Antynutrina z raktora prowaziły o owrotngo rozpau bta: ν p n Antynutrina wpaały o roztworu wongo hlorku kamu. Powtająy pozyton anihilował z lktronm wa fotony Nutron po powolniniu wyhwytywany przz jąro kamu mija fotonu 1962 Lrman, Shwartz, Stinbrgr: nutrino mionow π µ ν x ν x n p µ ν x n p 2000 Frmilab: nutrino tau

14 Włanośi nutrin Ograniznia na maę: mν m m ν ν µ τ < 2 V < 170 kv < 15 MV Barzo mały przkrój zynny na oziaływani z matrią: σ ( ν N) ~ m 2 = b

15 Nutrina Skrętność (hliity): r r p h = σ r p nutrin mirzymy pośrnio, obrwują krętność mionów w rozpazi µ π µ π ν µ ν µ σr p r Obrwuj ię tylko prawokrętn miony

16 Obrwatoria nutrin ANTARES La-Syn-ur-Mr, Fran ( NEMO Catania, Italy ) BAIKAL: Lak Baikal, Sibria NESTOR : Pylo, Gr DUMAND, Hawaii (anll 1995) AMANDA, South Pol, Antartia

AMANDA/ICECUBE - kprymnt antarktyzny Bigun AMANDA Połuniowy tor nariarki - 19 znurów - 667 powilazy opt.

17 AMANDA/ICECUBE - kprymnt antarktyzny Bigun AMANDA Połuniowy tor nariarki - 19 znurów powilazy opt /400 m Kopuła ICub Lokalizaja 1 km na whó - 80 znurów o 125m powilazy opt. - 1 km

18 Powony tlkop ANTARES o lin 350 m ługi 75 moułów 2400 m w głąb

19 Wjaz o kopalni Kamioka

20 Dtktor Supr-Kamiokan 42m 50,000 ton barzo zytj woy 1000 m po zimią ą 11,146 fotopowilazy (PMT) o śrniy 20 ali 1,885 PMT w wartwi zwn.

21 Uniwralność lptonów ν µ ν τ µ g µ W g ν τ g τ W g ν g A jak la kwarków? g = 1.001± = 1.001± g τ µ g

22 Mizani kwarków Problm 1 Dwa poobn proy rozpau bta: zahowująy ziwność S =0 n p zminiająy ziwność S =1 Λ p ν ν powinny poiaać jnakow amplituy rozprazania z uwagi na uniwralność łabyh oziaływań, jnak tn rugi jt uŝo wolnijzy. RówniŜ tała Frmigo w rozpazi nutronu jt trohę mnijza niŝ w rozpazi mionu µ ν ν µ

23 Mizani kwarków Wyjaśnini poała Cabbibo (1963) wprowazają mizani kwarków w ubltah: ublty lptonow ν, µ ν µ ublt kwarkowy u oθ inθ Wty znan były tylko 3 kwarki. Efktywn tał przęŝnia u u g u g u g W ± W u = g W oθ gu = g W in ± θ

24 Mizani kwarków Problm 2 W molu Cabbibo ozwolon ą prąy nutraln zminiają ziwność, któryh ni obrwuj ię oświazalni o θ inθ S =1 Z 0 NC CC K K π π ν ν µ ν µ o θ inθ 1970 Glahow, Iliopoulo, Maiani (GIM) zaproponowali wprowazni zwartgo kwarka powabngo (harm) i mizani inθ oθ

25 Mizani kwarków θ θ in o θ θ in o 0 Z Taki wa wirzhołki kaują prąy nutraln z S =1 θ θ o in θ θ o in 0 Z Mairz mizania: = θ θ θ θ o in in o ' '

26 Mizani kwarków 1972 (Cabbibo), Kobayahi, Makawa (CKM) wprowazili uogólnini mairzy mizania w molu z zśioma kwarkami : b ' ' ' = V V V u t V V V u t V V V ub b tb b z kprymntów

27 V = Potać tortyzna mairzy CKM = in( θ ) ij ij ij iδ iδ = o( θ 12 ij 23 ) iδ iδ iδ Faza jt opowizialna za łamani CP Tylko t złony ą praktyzni zpolon Czynnik fazowy zawz mnoŝony jt przz najmnijzy kąt mizania 13 Efkty łamania CP ą barzo mał, z wyjątkim zzgólnyh przypaków

Podobne dokumenty

Oddziaływania słabe. Bozony pośredniczące W i Z. Sprzężenia leptonowe. Sprzężenia kwarkowe - mieszanie kwarków. D. Kiełczewska, wykład 5

Oddziaływania słabe. Bozony pośredniczące W i Z. Sprzężenia leptonowe. Sprzężenia kwarkowe - mieszanie kwarków. D. Kiełczewska, wykład 5 Oziaływania słab Bozony pośrnizą i Z Sprzężnia lptonow Sprzężnia kwarkow - miszani kwarków Oziaływania słab ν + µ + ν ν + ν + µ µ µ ν µ µ ν µ µ ν ν µ µ + Z 0 - ν - ν Rakj z wymianą prąów nałaowanyh: CC