Úton a kvarkok felé. Atommag-és részecskefizika 3. előadás február 23.

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Úton a kvarkok felé. Atommag-és részecskefizika 3. előadás február 23."

Anikó Ballané
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Úton a kvarkok felé Atommag-é rézeckefizika 3. előaá 010. febrár 3.

(árgával zínezve) rajzol ki a emlege rézecke a kozmik gárzá hatáára az elnyelı ólomban keletkezett ezt hívjk V-rézeckének

2 V-rézeckék 1. felfeezé 1946, Rocheter, Btler ezen a képen egy emlege rézecke bomláakor két töltött rézecke (pionok) nyoma villa alakot (árgával zínezve) rajzol ki a emlege rézecke a kozmik gárzá hatáára az elnyelı ólomban keletkezett ezt hívjk V-rézeckének gono vizgálat kimtatta, hogy nem lehet e - e + pár, nem lehet pion- vagy müonbomlá, hanem egy új emlege rézecke, tömege a pionénál nagyobb, neve kaon lett. x haonló tömegő rézeckét feeztek fel. forrá:

3 A képek analízie Mekkora tömegő rézecke volt a villa nyele? r=mv/qb alapján a töltött rézeckék p-a meghatározható (p 1, p ) A laborrenzerben az energia é az implz megmara: ebbıl m V -t ki lehet zámolni. m V c 500 MeV. A protonnál könnyebb új emlege rézecke. (K 0 lez a neve) bomláa: K 0 π + + π p p p E E c m c p mc c p c m c p V + = + = = + 1 ) ( c p E E c m V + =

4 A V-rézecke élettartama A V-rézeckék néhány cm-t teznek meg a bborékkamrákban. t=l/v>l/c=3 cm/(30cm/n)=0,1 n=10-10 Ez iıegyég. Nagyon hozú iı pl., 3 Millió év. Hozú élettartamú rézeckék. Valami miatt ezek a rézeckék nem bomlanak el úgy, mint a többi rézecke. Ezt a tapaztalatot: gyor reakciók hiányát megmaraái törvénnyel rögzítjük. Nem vazigorú megmaraá. Sokáig megpróbál megmarani a mennyiég, e aztán mégi megváltozik, ki valózínőéggel. Ritkaág (A. Pai, Mrray Gell-Mann, K. Nihijima) Hozú élettartamú rézeckékhez ritkaág-zámot renelünk. A ritkaágmegmaraá gátolja ezek bomláát. Aminek a bomláterméke i ritka, annak a ritkaága =. (Többzör -1, - ritkaág i elıforlhat.)

5 Kaon K 0 ritka rézecke tömege kb. 500 MeV élettartama körül van ritkaág kvantmzám = 1 két pionra bomlik (lez maj három tetvére, két motoha é egy ée )

6 Antiproton 1955 Segre, Camberlain Berkeley, ciklotron gyorító Bevatron, 6 GeV p + A p+ p+ p+ A' Annihiláció cillag (Wilon-kamra) zöl: π+ piro: π árga: µ antiproton a gyorítóból

7 antiproton annihiláció V pp ütközé egy emlege rézecke i keletkezhet! maj elbomlikkét V-alakban menő töltött rézeckére antiproton et. LBL New, Vol.6, No.3, Fall 1981, p. 81

8 netron annihiláció nn ütközé antiproton nyaláb töltécere, zóróá p + p - π + n n netron annihiláció: 4 új rézecke + é görbülető töltécere p n, pionok keletkeznek

9 Történeti lépéek áttekintée 1895 Röntgen zivattyú 1896 Becqerel véletlen 1897 Thomon katógárcı 1898 Crie-házapár kémia 1911 Rtherfor alfa-forrá 1917 Blackett kökamra 193 Chawick alfa-forrá 1933 Aneron kökamra, kozmik gárzá 1947 Powell, Latte fotoemlzió, kozmik gárzá 1947 Rocheter, Btler V-rézeckék 1955 Segre, Chamberlain gyorító Bevatron

10 V-rézeckék 3. töltött V-rézecke bomláakor erıen ionizáló rézecke keletkezik (proton), a villa máik olala nem ionizál. A fı tapaztalat az olalirányú implz, amit a villa középpontjában zerez a proton. Innen látzik, hogy valami elvitt implzt a máik irányban (π 0 ). V + p+ π 0, (neve Σ + hiperon lez.) (A zerzık kizárták a bomlá nélküli zóróá eetét a megváltozott ionizálóképeég alapján.) ritkaág (Σ + )= -1 Phy. Rev. 90, 167 (1953) Direct Experimental Evience for the Exitence of a Heavy Poitive V Particle C. M. York, R. B. Leighton, an E. K. Bjorner

11 V-rézeckék 4. Új technológia: pionok nyalábja (mot π + ) A gyorítóban keletkezett máolago pionnyaláb eik bborékkamrára. π + álló proton ütközében keletkezett két emlege V-rézecke (nyilak). A felı két pionra bomlik (mint korábban), az aló lenületének nagy rézét a kék rézecke vizi el (proton), a ki rézét az elektronokkal egy irányba tekereı kiebb energiájú negatív rézecke π. Az aló rézecke a protonnál nehezebb emlege rézecke. (lamba-0 lett a neve) forrá:

12 V-rézeckék 5. Ugyanez iffúzió kökamrában (korábbi technika) Brookhaven-i gyorító 1,5 GeV e pionok π + p Λ 0 +K 0 Λ 0 p + π K 0 π + π + Λ 0 láthatatlan nyoma megint hozabb, mint a K 0 -é. keletkezékor a ritkaág megmara (Λ 0 )= 1

13 Az Ω rézecke Kaonok nyalábja! A máoik bomláterméke i még ritka, ritkaág =-3,

14 A reakció leíráa K + p + K 0 + K + + Ω Ω Ξ 0 + π ritkaág 3 Ξ 0 Λ 0 + (π 0 γ) ritkaág 1 keletkezékor ritkaág megmara: cak úgy lehet, hogy (K )= 1, (K + )=+1

15 Omega rézecke má keletkezée K +p + K + +K + +Ω + π Ω Λ 0 + K 3 1+ ( 1) Λ 0 p + π 1 0 keletkezékor ritkaág megmara bomlákor 1-et változik

16 Omega rézecke 3. Milyen reakció ez? K + p + K 0 + K + + Ω Ω Λ 0 + K

17 új rézeckék K 0, K 0, K +, K Λ 0 Σ +,Σ,Σ 0 Ξ, Ξ 0 Ω ±1 kb. 500 MeV -1 kb MeV -1 kb MeV - kb. 130 MeV -3 kb. 167 MeV

18 A nehezebb rézeckék oztályozáa m 939 ± 1 MeV n 0 p + = 0 m 1193 ± 4 MeV Σ Λ 0 Σ 0 Σ + = 1 m 1319 ± 4 MeV Ξ Ξ 0 Q = 1 Q = 0 Q = +1 =

19 A nehezebb rézeckék oztályozáa 0 S 1 1/ 1 1/ T z S = ritkaág-zám T z = izopin harmaik komponene

20 Kvark-gonolat n 0 p 1 r =1 1 Σ Σ r= - = ritka kvarkok záma pin=1/ =1 Ξ 0 Ξ r =1 T z +1/ -1/

21 Kvarkok kvantmzámai izopin harmaik komponene (T z ) 1/ 1/ 0 izopin (T) 1/ 1/ 0 ritkaág () pin 1/ 1/ 1/ elektromo tölté (Q) /3 1/3 1/3 elektromo tölté Q()=x, Q()=y Q(p)=1=x+y Q(n)=0=x+y Q(p-n)=1-0=-3y=1 y= 1/3 x=/3 tört tölté! (é az elektron tényleg elemi) Q(Ξ 0 )=Q()=0 Q()= 1/3

22 A közepe tömegű rézeckék oztályozáa S 1 T z 1 1/ 1/ 1 1 S = ritkaág-zám T z = izopin harmaik komponene

23 K 0-1 K r =0 0 π π =0 r = - = ritka kvarkok záma pin=0 1 K r K 0 =0

24 Reakciók a kvark-képben 1. K +p + K + +K + +Ω + π mechanizm: két qq kelté q= az új m 0 -t a E kin feezi π K + Ω K +

25 Reakciók a kvark-képben. Ω Λ 0 + K + melyik valól meg? Λ 0 K Λ 0 K Ω Ξ 0 + π + mechanizm: pontán bomlá kvark átalaklá, eltőnik egy ritka kvark: r=1 új m 0 -t () a tömegkülönbég (m -m )c é a köté erıöée feezi Ξ 0 π

26 Reakciók a kvark-képben 3. π + p Λ 0 + K Ξ 0 Λ 0 +π 0 K 0 Λ 0 π 0 (γ) Λ 0

27 Reakciók a kvark-képben 4. Λ 0 p + + π K 0 π + + π + + p + π π π +

28 (-1/3) A ritkaág megváltozáa Az kvark -ba alakl, é megváltozik a ritkaág ezt a gyenge kölcönhatá közvetíti W (/3) (-1/3) (1/3) W + (-/3) (/3) (-/3) (1/3)

29 Mikrorézeckék felépítée Az elektronnál nehezebb rézeckék tlajonágait a kvarkmoell jól aja viza. Az elektron ninc benne a renzerben! Ez máfajta rézecke. A kvarkokból álló mikrorézeckék é a kvarkok özefoglaló neve: HADRONOK (Éreke, az elektronból é a müonból nem lehet mikrorézeckéket elıállítani. Ezek nem kötınek egymához olyan erıen. Pl. a µ e + renzer inkább egy atomhoz haonlít.) A közepe tömegő rézeckék kvark-antikvark párból állnak, nevük ezentúl: MEZONOK qq A nehezebb tömegő rézeckék három kvarkból állnak, nevük ezentúl: BARIONOK qqq (Kéıbb találtak a könnyebb barionoknál nehezebb mezonokat i.) A barion-oktett felépítééhez haznált kvarkok a mezon-nonettnél i minent pontoan vizaanak. A kvarkmoell tényleg jól mőköik. A mezonoknál a középı pontban három rézecke lehet, e az,, állapotok kvantmmechanikai zperpozíciói leznek a etektálható rézeckék. T=1 (+)*( ) 574 MeV 135 MeV

30 Haronok Barionok qqq nkleonok n,p ΚπηρϒJ/ψ hiperonok Σ,Ξ Ω rezonanciák, Ξ*, é antirézeckéik

31 Mikrorézeckék gerjeztett állapotai proton () pinje =1/ gerjeztett állapot =3/ 3 b 1/-e izopin özege: T=3/ T z = 3/ 1/ -1/ -3/ 1/+1/+1/ T z =T z1 +T z +T z3 Q=3*/3= 4/3-1/3=1 /3-*1/3= rezonanciák

32 Rezonanciák előállítáa π + +p ütközé hatákereztmetzete: rezonanciacúc rézeckének értelmezzük: ++ π + +n, π +p, π +n reakciókban zintén van rezonancia azono energiánál. rezonanciák:, 0, +, ++ T(π)=1, T(p)=1/ T(π+p) = 1 1/ = 3/ 1/ Ennek a 4 z komponene 938MeV+139MeV+190MeV=167 MeV= =M c +E tkp

33 A rezonanciák élettartama Heienberg-határozatlanág reláció: a rézecke élettartama*rezonancia zéleége kb. a Planck-állanó τγ=h Az állapot élettartama: τ=h/γ= hc/γc=197 MeVfm/10 MeV c= =1,6fm/ m/=0, magfizikai iıkála: egyége amig a fény áthala a nkleonokon t 0 =/v=10-15 m/ m/ A rezonanciák élettartama rövi, néhány iıegyégnyi

34 A mikrorézeckék tömegpektrma nehéz rézeckék közepe tömeg izopin (T): hány kb. azono tömegő rézeckét feeztek fel az aott tömegnél.

Hasonló dokumentumok

Kvarkok, elemirészecskék, kölcsönhatások. Atommag és részecskefizika 4. előadás március 8.

Kvarkok, elemirészecskék, kölcsönhatások. Atommag és részecskefizika 4. előadás március 8. Kvarkok, elemirézeckék, kölcönhatáok Atommag é rézeckefizika 4. előadá 2011. márci 8. Új rézeckék K 0, K 0,K +,K Λ 0 Σ +, Σ, Σ 0 Ξ, Ξ 0 Ω ±1 kb. 500 MeV -1 kb. 1116 MeV -1 kb. 1190 MeV -2 kb. 1320 MeV