Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

D. Kiełczewska, wykład 13 Symetria CP Symetria CP – przypomnienie z wykładu 5 Niezachowanie CP w sektorze mezonów pięknych Dlaczego badanie symetrii CP.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "D. Kiełczewska, wykład 13 Symetria CP Symetria CP – przypomnienie z wykładu 5 Niezachowanie CP w sektorze mezonów pięknych Dlaczego badanie symetrii CP."— Zapis prezentacji:

1 D. Kiełczewska, wykład 13 Symetria CP Symetria CP – przypomnienie z wykładu 5 Niezachowanie CP w sektorze mezonów pięknych Dlaczego badanie symetrii CP jest ważne – asymetria barionowa we Wszechświecie Dla zainteresowanych Mieszanie K 0 Niezachowanie CP w sektorze mezonów dziwnych Oscylacje dziwności 1

2 D. Kiełczewska, wykład 132 Symetria CP w rozpadach spolaryzowanych mionów Rozkłady kątowe dla: P nie jest zachowane. Czyli obowiązuje symetria CP C nie jest zachowane. Ale widzimy, że:

3 D. Kiełczewska, wykład 133 Symetria CP dla neutrin Zgodnie z r-niem Diraca dla cząstek bezmasowych (albo ultrarelatywistycznych) Działanie transformacji P, C i CP: Z doświadczenia: obserwowano tylko lewoskretne neutrina i prawoskrętne antyneutrina

4 D. Kiełczewska, wykład 13 Ale doświadczalnie stwierdzono łamanie symetrii CP 4 Najpierw w 1963 r bardzo mały efekt w rozpadach K 0 a od kilku lat większ efekty w badaniach mezonów pięknych B

5 D. Kiełczewska, wykład 13 Fabryki mezonów B (od 1986) 5

6 D. Kiełczewska, wykład 13 Łamanie CP – 2008 (Belle) 535 milionów par: Inne efekty łamania CP w rozpadach neutralnych i naładowanych mezonach B Nature, 42, /03/2008 6

7 D. Kiełczewska, wykład 13 Łamanie CP – macierz CKM Kobayashi i Maskawa szukając wytłumaczenia łamania CP zaproponowali macierz mieszania kwarków dla 3 generacji (zwana macierzą CKM): Na wykładzie 5: Symetria leptonowo- kwarkowa stosuje się do dubletów: Macierz powinna być unitarna i zawierać 4 rzeczywiste, mierzalne parametry np: 3 kąty mieszania i 1 zespoloną fazę np.. W funkcji falowej taka faza występuje: Taka funkcja NIE jest niezmiennicza względem transformacji odwrócenia czasu t -t, a w konsekwencji łamie symetrię CP (przy zachowaniu symetrii CPT). 7

8 D. Kiełczewska, wykład 13 Parametryzacja macierzy CKM przez kąty Eulera 4 rzeczywiste parametry CKM są obok mas kwarków i bozonów W,Z wolnymi parametrami Modelu Standardowego i muszą być wyznaczone doświadczalnie. 8 Ostatnie wyniki wskazują, że:

9 D. Kiełczewska, wykład 13 Asymetria barionowa we Wszechświecie Teoria i doświadczenie wymagają, aby cząstki (naładowane) występowały w parach cząstka-antycząstka. W modelu wczesnego Wszechświata cząstki powstają i znikają parami: kreacja i anihilacja par. Jednak obserwacje wskazują, że Wszechświat jest zdominowany przez bariony (brak antybarionów). Obserwacje są oparte na procesie anihilacji : Np. gdyby w układzie słonecznym były ciała z antymaterii, to każde oddziaływanie cząstek wiatru słonecznego prowadziłoby do obserwacji kwantów gamma o energiach kilkuset MeV. Ale nie obserwuje się. 9

10 D. Kiełczewska, wykład 13 Asymetria barionowa we Wszechświecie Inne obserwacje: Promienie kosmiczne – niosą informacje z całej Galaktyki: jedyne obserwowane antycząstki to antyprotony, w ilości oczekiwanej z oddziaływań wtórnych protonów z gazem międzygwiezdnym. Obserwacje gamm z naszej Galaktyki prowadzą do ograniczenia: Dla klastrów galaktyk ta granica to: Obserwowana we Wszechświecie gęstość barionów w przeliczeniu na 1 foton tła mikrofalowego: A tymczasem zakładając symetryczny wczesny Wszechświat uzyskuje się ograniczenie (z Modelu Stand) 10

11 D. Kiełczewska, wykład 1311

12 D. Kiełczewska, wykład 13 Asymetria barionowa – warunki Sacharowa W 1967 Sacharow zaproponował następujące warunki do uzyskania obserwowanej asymetrii barionowej z idealnie symetrycznego wczesnego Wszechświata: Możliwe są oddziaływania łamiące zachowanie liczby barionowej B Symetria CP jest łamana (stosunki rozgałęzień dla rozpadów cząstek i antycząstek są różne) Procesy łamiące B i CP następują przy braku równowagi termodynamicznej Więcej o wczesnym Wszechświecie w następnym wykładzie. Żeby wytłumaczyć asymetrię barionową trzeba dobrze zrozumieć łamanie symetrii CP 12

13 D. Kiełczewska, wykład 13 Podsumowanie łamania CP Większość zjawisk i oddziaływań (silne, elmgt) jest symetryczna względem CP Ale Istnieje bezwzględna, fundamentalna różnica między materią i antymaterią np: Wszystkie obserwowane efekty można wytłumaczyć przez macierz CKM z zespoloną fazą: Jednak dotychczas obserwowane efekty łamania CP w sektorze kwarków nie tłumaczą obserwowanej asymetrii materii we Wszechświecie 13 Może rozwiązanie zagadki w łamaniu CP w sektorze neutrin (eksperyment T2K i in.)??

14 D. Kiełczewska, wykład 13 Łamanie CP w rozpadach mezonów K Dalej dla zainteresowanych: Mieszanie K 0 Niezachowanie CP w sektorze mezonów dziwnych Oscylacje dziwności 14

15 D. Kiełczewska, wykład 1315 CP dla pionów Oddz. elmgt. zachowują C stąd: Natomiast: Wiemy, że parzystości: Zauważmy, że dla fotonu mamy: L to względny moment orbitalny pary pionów, a l to mom. orb. 3-ciego względem pary

16 D. Kiełczewska, wykład 13 Mieszanie W oddz. słabych niezachowanie dziwności (oraz innych zapachów) powoduje mieszanie: Nie ma dobrych, zachowanych liczb kwantowych, które odróżniałyby stany: Dlatego obserwowanymi cząstkami są pewne kombinacje liniowe: Szukamy takich kombinacji, które są stanami własnymi CP 16

17 D. Kiełczewska, wykład 13 Mieszanie Szukamy takich kombinacji, które są stanami własnymi CP A stany własne CP : Jeśli CP jest zachowane to powinny zachodzić rozpady: Bo: 17

18 D. Kiełczewska, wykład 13 Mieszanie Jeśli CP jest zachowane to powinny zachodzić rozpady: Obserwowane są: Wygląda na to, że: Ale w 1964 zaobserwowano b. rzadkie rozpady: niezachowanie CP 18 (bo b. małe Q reakcji)

19 D. Kiełczewska, wykład 13 Niezachowanie CP Obserwowacja b. rzadkich rozpadów: niezachowanie CP Czyli obserwowane cząstki: nie są identyczne ze stanami własnymi CP: Musimy obserwowane stany skonstruować ze stanów o CP=1 i CP=-1: parametr łamiący CP 19

20 D. Kiełczewska, wykład 13 Np. zachodzi reakcja: a nie ma odpowiedniej reakcji dla: Regeneracja Obserwacja: W dalszym ciągu zaniedbujemy mały efekt łamania CP: Pamiętamy, że to stany oddziaływań silnych, czyli w oddziaływaniach zachowują dziwność i dlatego są w różnym stopniu absorbowane w materii, a więc zmieni się ich względna proporcja. 20 bo nie zachowuje liczby barionowej

21 D. Kiełczewska, wykład 13 Regeneracja Załóżmy, że absorpcja zmniejszyła składową o czynnik a składową o czynnik Po przejściu przez absorber: Regeneracja jeśli: 21

22 D. Kiełczewska, wykład 13 Oscylacje dziwności Załóżmy, że w chwili początkowej mamy: Po czasie t: Stany rozpadają się z czasami życia: Po czasie: zostaje tylko składowa A dla warto zapisać: 22 Pomijam

23 D. Kiełczewska, wykład 13 Oscylacje dziwności Wtedy natężenia obu składowych: 23 Pomijam

24 D. Kiełczewska, wykład 13 W rozpadach dziwność nie jest zachowana (mezony K są najlżejszymi dziwnymi mezonami) i rozpady następują na skutek oddz. słabych Zakładając zachowanie CP: możliwe są 2 stany końcowe rozpadów: ππ (CP=+1) oraz πππ (CP=-1) oraz rozpady o b. różnych czasach życia: Ale zaobserwowano b. mały efekt z prawdop. ok Podsumowanie własności mezonów są produkowane w oddz. silnych lub elmgt. zachowujących dziwność S są stanami własnymi tych oddziaływań Produkcja Rozpady 24 niezachowanie CP

25 D. Kiełczewska, wykład 13 Niezachowanie CP powoduje, że: Podsumowanie własności mezonów 25 nie mają określonych wartości CP i są mieszankami stanów o określonych wartościach CP: Obserwacja regeneracji K 0 w materii potwierdza mieszanie stanów K i umożliwia pomiar różnicy mas:

26 D. Kiełczewska, wykład 13 Niezmienniczość CPT Wiele wskazuje na to, że zachowana jest symetria: Wymaga ona aby były takie same: masy cząstek i antycząstek Wynika z niej również, że łamanie CP jest równoważne łamaniu T 26

27 D. Kiełczewska, wykład 13 Masy i czasy życia mezonów potwierdzenie CPT Mezonymają określone masy: Ale nie mają określonych czasów życia, bo rozpadają się ich mieszanki. Z kolei stany mają określone czasy życia ale mają trochę różne masy: 27

28 D. Kiełczewska, wykład 13 Mieszanie Mieszanie mezonów B jest większe niż mieszanie mezonów K, bo w diagramie poniżej wkłady różnych kwarków pośrednich wchodzą z wraz z elementami macierzy CKM. Diagram z kwarkiem t jest najważniejszy a jest on proporcjonalny do elementu: 28

29 D. Kiełczewska, wykład 13 Fabryki B czy zderzenia hadronów 29 bez dodatkowych cząstek!

30 D. Kiełczewska, wykład 13 Łamanie CP Dotychczas sądzono, że te diagramy dominują ale wg. nich efekty CP powinny być takie same dla B 0 jak i B + A może te diagramy też ważne? Nowa fizyka?? Konieczne dalsze badania 30

31 D. Kiełczewska, wykład 13 Mieszanie Macierz CKM powinna być unitarna tzn Np prawd. rozpadów: Parametryzacja Wolfensteina CKM Trójkąt unitarności 31

32 D. Kiełczewska, wykład 13 Parametry trójkąta unitarnego nie widać efektów poza Modelem Standardowym 32


Pobierz ppt "D. Kiełczewska, wykład 13 Symetria CP Symetria CP – przypomnienie z wykładu 5 Niezachowanie CP w sektorze mezonów pięknych Dlaczego badanie symetrii CP."

Podobne prezentacje


Reklamy Google