Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

D. Kiełczewska, wykład 61 Oddziaływania słabe Bozony pośredniczące W i Z eksperymenty UA1, DELPHI Uniwersalność leptonowa przykłady: rozpady W; czasy życia.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "D. Kiełczewska, wykład 61 Oddziaływania słabe Bozony pośredniczące W i Z eksperymenty UA1, DELPHI Uniwersalność leptonowa przykłady: rozpady W; czasy życia."— Zapis prezentacji:

1 D. Kiełczewska, wykład 61 Oddziaływania słabe Bozony pośredniczące W i Z eksperymenty UA1, DELPHI Uniwersalność leptonowa przykłady: rozpady W; czasy życia mionu i taonu oraz jąder w rozpadach beta Sprzężenia leptonowe Sprzężenia kwarkowe - mieszanie kwarków przykłady: rozpad kwarków b i t (oraz jego odkrycie) Anihilacja Oddziaływania NC (z wymianą bozonu Z) - zachowanie zapachów

2 D. Kiełczewska, wykład 62 Oddziaływania słabe Reakcje z wymianą prądów naładowanych: CC (charged current) Reakcje z wymianą prądów neutralnych: NC (neutral current) masy bozonów pośredniczących: PDG/2008:

3 D. Kiełczewska, wykład 63 Z wierzchołka nie wychodzi żaden mion (komora pęcherzykowa) 1973

4 D. Kiełczewska, wykład 64 Bozony W i Z Odkryte w reakcjach: gdzie X to stany hadronowe dozwolone przez prawa zachowania energia musi być odpowiednio duża, bo każdy z kwarków niesie tylko część energii. Rozpady leptonowe dające największą szansę identyfikacji: Odkryte w 1983 w CERN. Kolajder GeV eksperymenty: UA1 i UA2 tło: 10 7 przypadków na 1 przyp. sygnału

5 D. Kiełczewska, wykład 65

6 6 Rozpad Z 0 w detektorze Delphi duże pędy poprzeczne W zderzeniu e+e-

7 D. Kiełczewska, wykład 67 Wyniki UA1 – rozpady Z 0 Masa niezmiennicza e+e- czas życia: PDG/2008:

8 D. Kiełczewska, wykład 68 Wyniki UA1 niezachowanie pędu poprzecznego p T czas życia:

9 Wyniki CMS D. Kiełczewska, wykład 69

10 10 Uniwersalność leptonowa U niwersalność leptonowa: oddziaływania odpowiedzialne za rozpady są takie same, a różnice mogą się brać wyłącznie z kinematyki. W eksperymentach zmierzono stosunki rozgałęzień (te same dla kanałów sprzężonych ładunkowo): Expected: 3 kolory

11 D. Kiełczewska, wykład 611 Uniwersalność leptonowa WW Różnią się tylko rodzinami leptonowymi w dolnym wierzchołku. Porównamy rozpady: Przypomnijmy z teorii Fermiego: Stała sprzężenia Fermiego:

12 D. Kiełczewska, wykład 612 Uniwersalność leptonowa c.d. Porównujemy:i Pomijamy masy produktów rozpadów bo: Rozważymy prawdopodobieństwo rozpadów mierzone szerokością: Z analizy wymiarowej wynika, że a K jest bezwymiarową stałą: B to stosunek rozgałęzień dla danego rozpadu: B=1 dla rozpadu mionu B=0.178 dla rozpadu taonu zgodnie z danymi ! uniwersalność leptonowa OK

13 D. Kiełczewska, wykład 613 Czasy życia w rozpadach beta Podobne argumenty prowadzą do wniosku, że dla rozpadów beta jąder: obowiązuje podobne wyrażenie na czas życia jądra: gdzie Q to tzw Q reakcji albo energia dostępna dla produktów rozpadu a K to inna stała bezwymiarowa, która tu zależy jednak od obu jąder. Np:

14 D. Kiełczewska, wykład 614 Stała sprzężenia słabego (leptony) W oddz. elmgt każdy wierzchołek wnosił do przekroju czynnego wkład proporcjonalny do: Ąnalogicznie dla oddz. słabych wprowadzamy stałą sprzężenia: gdzie stała odgrywa rolę ładunku e. Dla W o masie 80 GeV wszystkie 3 cząstki mogą być rzeczywiste! Uniwersalność leptonowa:

15 D. Kiełczewska, wykład 615 WW Stała sprzężenia słabego (leptony) Np: rozważaliśmy czasy życia leptonów: Uniwersalność leptonowa Różnice obserwowanych czasów życia wynikają tylko z różnic mas

16 D. Kiełczewska, wykład 616 Stała sprzężenia słabego (leptony) Z danych eksper. stała Fermiego: Propagator bozonu pośredniczącego: Z poprzedniego wykładu: przyjmując uniwersalność leptonową czyli siły oddziaływań słabego i elmgt są podobne, a różnice przy niskich energiach biorą się z masy bozonu W dla:

17 D. Kiełczewska, wykład 617 Stała sprzężenia słabego (kwarki) Z symetrii leptonów i kwarków możnaby oczekiwać: Np: Ale obserwowane są też: Aby zrozumieć zmierzone prawd. obu rozpadów: Hipoteza Cabibbo: Należy wprowadzić mieszanie kwarków (przez kąt Cabibbo):

18 D. Kiełczewska, wykład 618 Stała sprzężenia słabego (kwarki) Symetria kwarkowo-leptonowa stosuje się do dubletów: =+ oraz:

19 D. Kiełczewska, wykład 619 Stała sprzężenia słabego (kwarki) Porównanie prawdop. rozpadów umożliwia wyznaczenie kąta Cabibbo: po uwzględnieniu detali dostaje się: Rozpady hadronów powabnych (zawierających kwarki c): najczęściej wśród produktów rozpadów są dziwne hadrony:

20 D. Kiełczewska, wykład 620 Mieszanie kwarków Mieszanie dwóch rodzin kwarków można zapisać: - kąt Cabibbo Mieszanie trzech rodzin opisuje macierz CKM (Cabibbo, Kobayashi, Maskawa) Symetria leptonowo-kwarkowa stosuje się do dubletów: Stałe sprzężenia: Nagroda Nobla w 2008 dla Kobayashiego i Maskawy

21 D. Kiełczewska, wykład 621 Mieszanie kwarków – kwark b Wg. Particle Data Group (http:/pdg.lbl.gov/2006/) W Gdyby istotnie to kwark b byłby stabilny - byłoby: Mezony B (zawierające kwark b) rozpadają się z czasem ~ s, czyli dłuższym niż czas życia leptonu tau: ~ s, pomimo, że energetycznie rozpad b jest znacznie korzystniejszy, bo moglibyśmy się spodziewać: czyli istotnie musi być:

22 D. Kiełczewska, wykład 622 Mieszanie kwarków – kwark t W Masa kwarka t:czyli możliwy jest rozpad: ale skoro: oraz Z analizy wymiarowej szerokość: Dokładniej:

23 D. Kiełczewska, wykład 623 W przeciwieństwie do innych kwarków top za krótko żyje, żeby utworzył hadrony.

24 D. Kiełczewska, wykład 624 Odkrycie kwarka top (1996)

25 Poszukiwanie kwarka top w CMS D. Kiełczewska, wykład 625

26 Produkcja kwarków top w CMS D. Kiełczewska, wykład 626 arXiv: Zmierzono przekrój czynny na produkcję par:

27 D. Kiełczewska, wykład 627 Zabronione rozpady słabe dozwolony zabroniony ?? Eksperymentalnie: rozpad możliwy tylko w wyższym rzędzie rachunku zaburzeń – więcej słabych wierzchołków

28 D. Kiełczewska, wykład 628 Anihilacja (elmgt)

29 D. Kiełczewska, wykład 629 Anihilacja krzywa uwzględnia jeszcze emisję gluonu charmonium bottomium Konieczne 3 kolory, żeby zrozumieć dane

30 D. Kiełczewska, wykład 630 Procesy elektro-słabe Dla dominuje: Dla Formacja i rozpad rezonansu (Z jest rzeczywistą cząstką)

31 D. Kiełczewska, wykład 631 Oddziaływania słabe NC zachowują zapach kwarków (np. dziwność) dozwolony zabroniony graf Z doświadczenia: FCNC (Flavor Changing Neutral Currents) – b. rzadkie- dodatkowe słabe wierzchołki

32 D. Kiełczewska, wykład 632 Wierzchołki oddziaływań słabych Dla oddziaływań CC mieliśmy: przybliżenie 2 dubletów Analogicznie możemy się spodziewać:

33 D. Kiełczewska, wykład 633 Oddziaływania słabe NC - zachowanie zapachu Zostają więc wierzchołki: ale nie ma: Można to uogólnić na 3 generacje: oddz. NC nie zmieniają zapachu kwarków (w najprostszych diagramach) Mechanizm GIM (Glashowa-Iliopoulosa i Maianiego)

34 D. Kiełczewska, wykład 634 Mechanizm GIM (Glashowa, Iliopoulosa, Maianiego) Problem: nie obserwuje się rozpadu: Obliczone prawd. wg. tego diagramu dużo większe niż obserwowany limit: Pomysł: skasować lewy diagram przez prawy: Tak GIM przewidzieli istnienie kwarka c w 1970.

35 D. Kiełczewska, wykład 635 Rozpady Z 0 Z uniwersalności leptonowej można się spodziewać nastepujących stosunków rozgałęzień: 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 3 : 3 : 3 : 3 : 3 ( m(top)>m(Z) ) A tymczasem zmierzono: Z sprzęga się inaczej z leptonami naładowanymi niż z neutrinami. Z 0 nie jest po prostu neutralnym bozonem W Unifikacja oddz. słabych i elmgt


Pobierz ppt "D. Kiełczewska, wykład 61 Oddziaływania słabe Bozony pośredniczące W i Z eksperymenty UA1, DELPHI Uniwersalność leptonowa przykłady: rozpady W; czasy życia."

Podobne prezentacje


Reklamy Google