slides14 (1181146)

Файл №1181146 slides14 (Лекции по квантовой микрофизике)slides14 (1181146)2020-08-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лекция 14Обзор инструментов физики частиц:детекторы.Важные (и красивые) экспериментыпо наблюдению частиц ивзаимодействийВ.Н.Глазков, МФТИ 2019Часть 1. Обнаружение частиц.Стандартная модельБАК●●●CERN Brochure, 2017длина кольца 27 км14 Тэв в p-pстолкновениях3 ТэВ/нуклон в Pb-PbстолкновенияхСчётчик ГейгераДля ионизующихизлучений:детектируется импульстока, усиленныйобразованием лавинывблизи тонкогоэлектродаДля нейтроновнаполняется гелием-332wikipedia.org, Geiger-Muller tube, http://en.wikipedia.org/wiki/Geiger_Müller_tubeHe+ 10 n → 11 H + 31 HКамера ВильсонаСделанная Ч.Вильсоном камера Вильсона.

Изэкспозиции музея Кавендишской лаборатории.Memorial museum of Cavendish Laboratory, WilsonChamber Discovery,http://chambrebrouillard.wifeo.com/history-andachievements.phpИсторические фото в камереВильсонаРанние фотографии в камере Вильсона (получены Блэкеттом). Слева: рассеяниеальфа-частицы на атоме гелия, угол 900 после столкновения свидетельствует оравенстве масс альфа частицы и атома гелия. Справа: взаимодействие альфачастицы с ядром азота с образованием ядра кислорода и протона.Hystorical tracks of alpha particles by Blackett,http://www.courtauld.ac.uk/researchforum/events/2011/spring/ShowsofLondon.shtmlТрек первого достоверно обнаруженного позитрона в камере Вильсона(К.Андерсон). В центре кадра свинцовая пластина, большая кривизнатрека в верхней части показывает, что позитрон прилетел снизу.C.D.Anderson, The Positive Electron, Physical Review , 43, 491 (1933)Пузырьковая камераBNL, Hystorycal tracks of Omega-minus particle,http://www.bnl.gov/bnlweb/history/Omega-minus.aspПузырьковая камера Гаргамель (ЦЕРН)CERN, CERN for teachers: Bubble Chambers,http://teachers.web.cern.ch/teachers/archiv/HST2005/bubble_chambers/BCwebsite/index.htmИскровая камераνμ +e →μ+ ν eВозникновение мюона в искровой камере при поглощении мюонного нейтрино (почти горизонтальный трек).

Вертикальные полосы - пластины искровойкамеры. Из Нобелевской лекции ШварцаСовременные детекторы (БАК)CERN, What is CMS?, http://cms.web.cern.ch/news/what-cmswikipedia.org, Large Hadron Collider, http://en.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_ColliderПримеры обнаружения частицМюон, таон и «их» нейтрино...τ → e+ ν τ + ν̃ eνμ +e →μ+ ν eВозникновение мюона в искровой камере при поглощениимюонного нейтрино (почти горизонтальный трек).

Вертикальныеполосы - пластины искровой камеры. Из Нобелевской лекцииШварцаν τ + e→ τ +ν e (+a + ã )мюон: ~100 МэВ, 2 мксектаон: ~1800 МэВ, 0.3 псекhttps://arxiv.org/ftp/hep-ex/papers/0012/0012035.pdfВертикальный отрезок 0.1мм, горизонтальный 1ммВнизу: схема детектора. Заштрихованные плаcтины — фотоэмульсия,серые — сталь, белые — пластик.Кстати, длина трека соответствует релятивистскому удлинению времениПревращения кварков(слабое взаимодействие)Наблюдение W и Z бозонов вэкспермиенте.W+W- event at ALEPHThe e+e- annihilation cross-section tohadrons, from initial low energies in earlycolliders to the maximum energy at LEP.https://cerncourier.com/a/the-w-and-z-at-lep/Адронные струи (Jet)+−+e e →W W+W →u d̃−Адронные струи (Jet)+−+e e →W W+W →u d̃−Кварковый состав π+мезона, ноОГРОМНЫЙизбыток энергииАдронные струи (Jet)+−+e e →W W+W →u d̃−Кварковый состав π+мезона, ноОГРОМНЫЙизбыток энергииОбразуется многоадронов«в направлении»исходной частицыБозон ХиггсаE= p cvs.√2 2E= ( m c ) + p c2 2Упрощая: роль взаимодействия Хиггса(взаимодействия с некоторым полем) –появление конечной “цены” создания частицы.Примеры похожего механизма:● фотон в волноводе● фотон в сверхпроводнике● шарик на упругой пленкеНаблюдение бозона Хиггсаточность определения массы бозона Хиггса для разных процессов распада.Экспермиент...Слева: статистика двухфотонных распадов бозона Хиггса.Справа: статистика четырёхлептонных распадов бозона Хиггса.Накопление статистикиНакопление статистики распадов бозона Хиггса по мере развитияэкспериментов на БAK в лета 2011 по декабрь 2012Часть 2.

«Строгие» и «нестрогие»законы сохранения в миреэлементарных частиц.Несохранение чётности иприменение этого эффекта.Законы сохраненияСтрогие: энергия, импульс, момент импульса, зарядПримеры:свободный нейтрон (939.6 МэВ) распадается в протон (938.3) МэВ+электрон (0.51 МэВ) +нейтрино, но не наоборот;электрон-позитронная пара анигилирует в не менее чем 2 гамма квантаСтрогие “в современной Вселенной”: сохранение числакварков (барионного заряда), числа и типа лептоновпредположительно нарушалось в момент рождения Вселенной(барионная асимметрия: преобладание вещества над антивеществом)“Не для всех”: странность, шарм, чётностьнарушаются для слабого взаимодействия(в т.ч.

при смене ароматов кварков)Эксперимент ВуЕсли бы была симметрия к инверсии,то направление вылета бета-частиц независелобыотнаправлениямагнитного момента ядраЭксперимент ВуЕсли бы была симметрия к инверсии,то направление вылета бета-частиц независелобыотнаправлениямагнитного момента ядраЭксперимент ВуРазличие числа отсчётов счётчика бета-частиц при разном направленииполяризующего магнитного поля. В момент t=0 достигалась минимальнаятемпература образца кобальта, затем образец нагревался из-за теплоподводаи выделения тепла при распаде, и поляризация пропадала.

Анизотропия бетараспада поляризованных ядер характеризуется различием числа отсчётов вмомент t=0. Из работы Ц.ВуЧётность не сохраняется прислабом взаимодействии: «левый» и«правый» миры отличаются!Если бы была симметрия к инверсии,то направление вылета бета-частиц независелобыотнаправлениямагнитного момента ядраЭксперимент ВуСледствия:1) CPT-инвариантность законов микромира2) Все нейтрино «левые»: спин направленпротив импульса,антинейтрино - «правые».Различие числа отсчётов счётчика бета-частиц при разном направленииполяризующего магнитного поля.

В момент t=0 достигалась минимальнаятемпература образца кобальта, затем образец нагревался из-за теплоподводаи выделения тепла при распаде, и поляризация пропадала. Анизотропия бетараспада поляризованных ядер характеризуется различием числа отсчётов вмомент t=0. Из работы Ц.ВуЧётность не сохраняется прислабом взаимодействии: «левый» и«правый» миры отличаются!Мюонная спектроскопияp+ p→π + + p+nπ + →μ + + νμ (распад в покое, 20 нсек)++μ →e + ν e + ν̃ μ (распад в образце, 2.2 мксек)●●распад пиона — двухчастичный +«левизна» нейтрино: спин мюонаполяризован против импульса, E≈4МэВпри распаде мюона (опыт Ву!)позитронпреимущественновылетает вдоль спина мюона вмомент распадаМишень для производства мюонов вИнституте Поля Шерера.Схема опытаОсцилляции асимметрии распада мюона,имплантированного в образец, позволяютизмерить локальное магнитное полеЧасть 3.

Реальность виртуальныхчастицhttp://www.treda.ru/i/photos/b/5586/898495a52b9c344d3a05a1848c879b86.jpgСдвиг Лэмба1E n =−Ry 2n22С учётом спин-орбиты (вE ( 2 P 1/ 2)≠E ( 2 P 3 /2 )рамках теории возмущений)Атом водородаСтрогое релятивистскоерешение задачи (Дирак)22E= E (n , j)⇒ E ( 2 S 1 /2 )=E (2 P 1/ 2 )Сдвиг Лэмба1E n =−Ry 2n22С учётом спин-орбиты (вE ( 2 P 1/ 2)≠E ( 2 P 3 /2 )рамках теории возмущений)Атом водородаСтрогое релятивистскоерешение задачи (Дирак)22E= E (n , j)⇒ E ( 2 S 1 /2 )=E (2 P 1/ 2 )Эксперимент(Лэмб, 1947):2S1/2 на 1ГГц выше,чем 2P1/2Сдвиг ЛэмбаEEB)2ℏ ω = 2−(− ) μ B S( 3)B((2ℏ ω1= −(−2) μ B B S32B)2ℏ ω = 2−(− ) μ B S +δ( 3)ℏ ω1 =2S1/2 : g=22P1/2 : g=2/3E1 фотон: S ↔P22−(−2) μ B B S−δ3BСдвиг ЛэмбаEEB)2ℏ ω = 2−(− ) μ B S( 3)B((2ℏ ω1= −(−2) μ B B S32B)2ℏ ω = 2−(− ) μ B S −δ( 3)ℏ ω1 =2S1/2 : g=22P1/2 : g=2/3Willis E.

Lamb, NobelLecture:Fine Structure ofHydrogen AtomE1фотон:Sthe↔P22−(−2) μ B B S +δ3BАномальный магнитный моментэлектрона и мюонаРелятивистская теория предсказывает g=2 для чистоспинового g-фактораВзаимодействие с виртуальными фотонами, электронпозитронными парами приводит к небольшомуотличию, называемому аномальным магнитныммоментомg −2a=2a eэ=0,00115965218073(28)a тe =0,001159652181643(764)a эμ =0,0011659209(6)a тμ =0,00116591804(51)Эффект КазимираИ. К. Айвазовский «Смотр Черноморского флота в 1849 году»λ=2d /nd( )2ℏcπF =−240 d 41 кв.см&1 мкм ===>10-8 НИзлучение ХокингаГоризонт событийMAn artist's drawing a black hole named Cygnus X-1.

Itformed when a large star caved in. This black hole pullsmatter from blue star beside it.Credits: NASA/CXC/M.Weiss(теория!) При образовании пары частиц награнице горизонта событий “в нашей Вселенной”остаётся одна из частиц пары.Чёрная дыра как бы излучает эту частицу, теряетэнергию, “испаряется” (для 200 тонн за 1 сек)25120 π G Mt ex ∼4ℏc3Часть 4. Детектирование нейтрино,проблема солнечных нейтрино,нейтринные осцилляции.Проблема солнечных нейтрино иосцилляции нейтриноhttps://en.wikipedia.org/wiki/SunПоток нейтрино, обнаруживаемый на Земле оказался впервых экспермиентах на 30% ниже, чем ожидается!wikipedia.org, Neutrino, 2017, http://en.wikipedia.org/wiki/NeutrinoСпектр солнечных нейтриноhttp://www.sns.ias.edu/~jnb/SNviewgraphs/SNspectrum/energyspectra.htmlFrom the paper ``Solar Neutrinos: Where We Are, Where We Are Going,'' ApJ 467, 475 (1996), hepph/9512285, updated using the data given in astro-ph/9805135.Каналы детектирования нейтрино●●●●«Эффект Комптона» Все типынейтрино, но для электронных большеэффективность.e +ν →e+ νn+ ν e → p+ eОбратный бета-распад (галлийгерманий, хлор-аргон).

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
4,72 Mb
Тип материала
Предмет
Высшее учебное заведение

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.

Список файлов лекций

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6390
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее