slides13fact (1181144)
Текст из файла
Лекция 13Резонансные реакции.Элементарные частицы. Сильноевзаимодействие: кварки и глюоны.Обзор инструментов физики частиц.В.Н.Глазков, МФТИ 2019Часть 1. Сечение реакцииdN= j (n S dx) σdtпоток частиц j,1/(см2 с)реакций всекунду,dN/dtРезонансные реакции−+−e + e →Z →μ +μ+Времена жизни частицΔ E ×Δ t ≥ℏΔ E≃ℏ/ T 1/ 2Виртуальные частицыΔ E ×Δ t ≥ℏВремя «существования»2τ≃ℏ/ ( Mc )Виртуальные частицыΔ E ×Δ t ≥ℏВремя «существования»2τ≃ℏ/ ( Mc )Максимальный путьL∼c τ≃ℏ /( Mc)Виртуальные частицыΔ E ×Δ t ≥ℏВремя «существования»2τ≃ℏ/ ( Mc )Максимальный путьL∼c τ≃ℏ /( Mc)Межнуклонное взаимодействие(пи-мезоны, 140 МэВ)L π∼−271010 ×3 ⋅10∼1фм8−121.4 ⋅10 ×1.6 ⋅10Виртуальные частицыΔ E ×Δ t ≥ℏВремя «существования»2τ≃ℏ/ ( Mc )Максимальный путьL∼c τ≃ℏ /( Mc)Слабое взаимодействиеМежнуклонное взаимодействие(W и Z-бозоны, ~90ГэВ)(пи-мезоны, 140 МэВ)−2710−1810 ×3 ⋅10LмL π∼∼1фм фм=10W−12,Z ∼0.00181.4 ⋅10 ×1.6 ⋅10Резонансные реакции−+−e + e →Z →μ +μ+Формула Брейта-Вигнера{a+ Aa + A=...= b+ Bc+C...Формула Брейта-Вигнера{a+ Aa + A=...= b+ Bc+C...σ ab=π ƛ2Γa Γb22( E− E 0) +Γ /4Γ=Γ a + Γb + ...σ aa Γ a τ bσ ab = Γb = τ aЧасть 2.
«Зоопарк» элементарныхчастицНадежный « официальный путеводитель»:Particle Data Grouphttp://pdg.lbl.gov/Удобный сайт:http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/parcon.htmlЧастицы Стандартной моделиЧастицы Стандартной моделиКварки, внутренняя структурануклоновЭкспериментальные факты:● Магнитный момент нейтрона● g-фактор протона 5.585694713(46), а не 2● Сечения рассеяния на высоких энергиях● Эквивалентность протона и нейтрона для ядерных сил● Все тяжелые частицы описываются в кварковой моделиКварки, внутренняя структурануклоновЭкспериментальные факты:● Магнитный момент нейтрона● g-фактор протона 5.585694713(46), а не 2● Сечения рассеяния на высоких энергиях● Эквивалентность протона и нейтрона для ядерных сил● Все тяжелые частицы описываются в кварковой моделиДва кварка (кварк+антикварк) –мезоныТри кварка – барионыЭкзотические, короткоживущие, нообнаруженные в экспериментахна ускорителях тетракварки ипентакваркиПредставление о цветовом зарядеБарионы со спином 3/2−Ω =(sss)++Δ =(uuu)−Δ =(ddd )Эксперимент: Все 3 кварка водном пространственномсостоянии!Кварки (S=1/2) - фермичастицы!!????Bubble chamber trace of the first observed Ω baryonevent at Brookhaven National LaboratoryПредставление о цветовом зарядеБарионы со спином 3/2−Ω =(sss)++Δ =(uuu)−Δ =(ddd )И это основное состояниеданной комбинации кварков!Кварки (S=1/2) - фермичастицы!!????Bubble chamber trace of the first observed Ω baryonevent at Brookhaven National LaboratoryПредставление о цветовом зарядеБарионы со спином 3/2−Ω =(sss)++Δ =(uuu)−Δ=(ddd)ещё какое-то квантовоеЕстьчисло,описывающее состояние кварка вИ это Необходимоосновное состояниенуклоне.хотя бы три (аданнойнекомбинациикварков! этогобольшенужно) значенияквантового числа...Кварки (S=1/2) - фермичастицы!!????«Цвет»:R, G, B...
и «антицвет» anti-R, anti-G, anti-BBubble chamber trace of the first observed Ω baryonevent at Brookhaven National LaboratoryПеренос сильного взаимодействиявнутри частицы: глюоныЧастица в целом “бесцветная” - соответсвуеткороткодействию ядерного взаимодействия: либо все трицвета RGB, либо пары цвет-антицветКонфайнмент и асимптотическаясвободаКонфайнмент и асимптотическаясвободаКонфайнмент и асимптотическаясвободаПревращения кварковЧасть 3. «Инструменты» физикичастицCERN Brochure, 2017Сечение реакции (напоминание)Покоящаяся мишеньчисло реакций (нужного типа)в единицу времени∝ j(n S dx)σjВстречные пучкиp-pN A ×N BЧисло∝σреакций:AПорог реакции(система Ц.М.=встречные пучки)Минимальная энергия – если всистеме центра масс продуктыреакции покоятсяПорог реакции(система Ц.М.=встречные пучки)Минимальная энергия – если всистеме центра масс продуктыреакции покоятся()()( )mc 2 +T + mc2 +T = Mc 2pc− pc02 ( mc2 +T ) =M c2Порог реакции(система Ц.М.=встречные пучки)Минимальная энергия – если всистеме центра масс продуктыреакции покоятся()()( )mc 2 +T + mc2 +T = Mc 2pc− pc02 ( mc2 +T ) =M c22McT=−mc 22Порог реакции(лаб.с.к.=неподвижная мишень)Минимальная энергия – если влабораторной с.к.
продуктыреакции движутся как целоеПорог реакции(лаб.с.к.=неподвижная мишень)Минимальная энергия – если влабораторной с.к. продуктыреакции движутся как целое2 2(2)( ) ( )2m1 c +T + m2 c = Mc 2pcpc02 22 2( m1 c ) + ( m2 c ) +2 ( m1 c +T ) m2 c =( M c )2 22 22 2( M c ) −( m1 c ) −( m2 c )2T=22 m2 c22−m1 cПорог реакции(лаб.с.к.=неподвижная мишень)Минимальная энергия – если влабораторной с.к. продуктыреакции движутся как целое2 2(2)( ) ( )2m1 c +T + m2 c = Mc 2pcpc02 22 2( m1 c ) + ( m2 c ) +2 ( m1 c +T ) m2 c =( M c )2 22 22 2( M c ) −( m1 c ) −( m2 c )2T=для m1=m222 m2 cT=(M c )−m1 c22 22−2 mc 22 m c2T покM 2−4m 2M== +2T встр m(M −2m) mПорог реакции(лаб.с.к.=неподвижная мишень)Минимальная энергия – если влабораторной с.к. продуктыреакции движутся как целое(2)( )(2m1 c +T + m2 c = Mc 2 +T 'pcpc02 22 2)2 2( m1 c ) + ( m2 c ) +2 ( m1 c +T ) m2 c =( M c )2 22 22 2( M c ) −( m1 c ) −( m2 c )222−m1 c2В опыте с неподвижной T =2 m2 cмишенью пороговая энергия2 2выше, но больше гибкостьдляв m1=m2(M c )2T=−2mcвыборе мишени.2 m c222T покM −4mM== +2T встр m(M −2m) mНемного про ускорителиВ основном – встречныепучкиГлавныехарактеристики:● тип ускоряемыхчастиц● энергия частиц● светимость (числопотенциальновозможныхстолкновений вединицу времени)в системе ц.м.SLAC (1966-...),Вид с воздуха на комплекс зданий Стэнфордского линейного ускорителя.
Детекторный комплекс справа. Сам канал ускорителянаходится на глубине 10 метров под землёй. http://en.wikipedia.org/wiki/Stanford_Linear_Accelerator_Centerдо 2017 года – самое длинное прямое здание (2 мили)Нобелевские премии: c-кварк (1976), кварковая структурапротона и нейтрона (1990), тау-лептон (1995)50 Гэв энергия пучка, до 90 Гэв в с.ц.м. в режиме коллайдера(1987-1998)ЦиклотронСхема циклотрона из патентной заявки Лоуренса, 1934 год.1Vf= ==T 2π RVqB=mV 2 π m2πqBдля нерелятивистскойчастицы не зависит отскорости!!!TRIUMFСамый большойциклотронПротоны с T=520 МэВДиаметр 18 метров,поле в зазоре 0.46 ТлTRIUMF, TRIUMF Cyclotron Center, http://www.triumf.caСинхротроны●●●●Фиксированная траекторияМагнитное поле и частота/фазаускоряющего поляподстраиваютсяПринципиально работаетимпульсами (bunch)Частицы и античастицы можноразогнать одновременно впротивоположныхнаправленияхИЯФ МГУ, Синхротрон, http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/accelerators/synchro.htmСинхротроныФиксированная траектория● Магнитное поле и частота/фазаускоряющего поляподстраиваются● Принципиально работаетимпульсами (bunch)● Частицы и античастицы можноразогнатьодновременно вОдно из ограниченийпо энергии:противоположныхсинхротронной излучение(100-200направленияхГэВ для электронов)●( )1EP∝ 2R mc2ИЯФ МГУ, Синхротрон, http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/accelerators/synchro.htm2БАК●●●CERN Brochure, 2017длина кольца 27 км14 Тэв в p-pстолкновениях3 ТэВ/нуклон в Pb-PbстолкновенияхОсновное на лекцииσ ab=π ƛ2Γa Γ b22( E−E 0) +Γ /4.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
