Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Strzałka czasu w rozpadach kwarków i antykwarków P. Żenczykowski IFJ PAN Dzień Otwarty 01.10.2004.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Strzałka czasu w rozpadach kwarków i antykwarków P. Żenczykowski IFJ PAN Dzień Otwarty 01.10.2004."— Zapis prezentacji:

1 Strzałka czasu w rozpadach kwarków i antykwarków P. Żenczykowski IFJ PAN Dzień Otwarty

2 1. Czas w równaniach teorii oddziaływań Grawitacja (Newton, Einstein) Elektromagnetyzm (Coulomb, Maxwell) fizyka atomowa (Schrődinger) Symetria równań w makroświecie: t -t Czy w oddziaływaniach świata mikroskopowego jest też taka symetria równań? Oddziaływania silne (jądrowe) w jądrach atomowych – tak (Wiązanie protonów i neutronów w jądrze)

3 2. Inne odbicia W czasie: t -tT W przestrzeni: x-x, y-y, z-zP Cząstka antycząstkaC Elektron e- pozyton e+ ; Proton p antyproton LEWE PRAWE p

4 C P TC P T P T C CP zamiast T x t (nie potrafimy zmieniać kierunku biegu czasu)

5 3. Sprawdzenie symetrii T w oddziaływaniach cząstek elementarnych Porównujemy: 1) proces z udziałem cząstek 2) proces w którym cząstki zastąpiono przez antycząstki (C) obserwowany w lustrze (P) A) Jeśli 1) i 2) wyglądają tak samo to mamy symetrię CP, czyli T Nie ma rozróżnienia między t i -t B) Jeśli 1) i 2) nie wyglądają tak samo to symetria CP (czyli T) jest łamana Jest rozróżnienie między t i -t W przypadku B) jeden z dwóch kierunków czasu jest wyróżniony Możemy wtedy powiedzieć, że w oddziaływaniach w mikroświecie jest wyróżniona STRZAŁKA CZASU

6 4. Łamanie symetrii i zasady zachowania Badanie łamania symetrii przy odbiciu w czasie można robić więc poprzez porównanie ciągu procesów dla cząstek i antycząstek: a b c d … z lustrzanym odbiciem ciągu a b c d … Trzeba patrzeć, czy na którymś etapie ciągu nie pojawi się różnica (np. gdyby zamiast c pojawiło się c) Jeśli jest symetria T, to na każdym etapie różnica będzie ZERO Czyli pewna wielkość (tu: różnica) ZACHOWUJE się w czasie Wielkościami zachowującymi się w czasie są np. Ładunek, pęd, energia,… (Te wielkości zachowują się zawsze, tak w świecie makroskopowym, jak i w świecie mikroskopowym) Ale być może istnieją wielkości, które zachowują się w świecie makroskopowym, ale nie zachowują się w świecie mikroskopowym?

7 5. Eksperyment – zasada zachowania pędu SZOK! Coś tak szokującego o oddziaływaniach mikroświata odkryto w roku 1964, w zachowaniu pewnych cząstek elementarnych, tzw. kaonów. Odkryto, że cząstki i antycząstki w lustrze zachowują się INACZEJ

8 6. Strzałki czasu Kosmologiczna (Wielki Wybuch) Elektromagnetyczna (są fale rozchodzące się, nie ma fal schodzących się Przepływ ciepła(od ciepłego do zimnego) Od porządku do nieporządku (np. rozbicie wazonu) W rozpadach kaonów(mikroświat, kwarki i antykwarki) … (Między niektórymi tymi strzałkami da się ustalić związek)

9 7. Kwarki i antykwarki Masa/ masa protonu kwarki Q = -1/3dsb antykwarki Q = +1/3dsb Masa/ masa protonu kwarki Q = +2/3uct antykwarki Q = -2/3uct C up, charm, top górny, powabny, wierzchni down, strange, bottom dolny,dziwny,spodni Proton Q = +1 u d Antyproton Q = – 1 u udu ud u d d u Mezony d ss d Mezony K, kaony K0K0 K0K0 Q = 0

10 8. Rozpady kaonów – oddziaływania słabe W oddziaływaniach grawitacyjnych, elektromagnetycznych i jądrowych kwarki się nie zmieniają : u u u …uu energia ds ds ds …d d d … W tzw. oddziaływaniach słabych może nastąpić rozpad kaonu: ds dd + energia du + ud = 2 mezony ds 3 mezony, 4 mezony Masa = = = 0.56 > 0.5 Dlaczego słabe? Silne: 1-10 Elektromagnetyczne: 1/100 Słabe: ~ 1/ Słabe rozpady zachodzą więc BARDZO RZADKO Tzn. kwarki zmieniają się jedne w drugie (Całkowity ładunek nie zmienia się)

11 K0K0 K0K a b Odbicie w przestrzeni P: a -a b -b Cząstka antycząstka C sdsd dsds a b a CP: a – b, b – a CP: a + b – b – a = – (a + b) to samo, zmieniony znak (antysymetria) CP: a – b – b + a = + (a – b)to samo, ten sam znak (symetria) a + b a – b Nowe wektory bazy

12 ds du + ud = 2 mezony sd du + ud = 2 mezony Oddz. słabe: ds sd a b Tzn. oddz. słabe zmienia jeden mezon K w drugi: Wtedy: a – b b – a, a + b b + a, Podobnie można pokazać, że dwa mezony zachowują się jak a trzy mezony - jak Rozpady kaonów: często 3 - rzadko Masa = 0.14 Gdyby masa = 0,17 to 3 cięższe niż K (masa = 0.50) – rozpad byłby niemożliwy Kierunki (z dokł. do znaku) nie ulegaja zmianie (Zachowują się) Oznaka SYMETRII t – t Spodziewana symetria t – t w oddziaływaniach słabych

13 |1 K0K0 | 10 SZOK 1964 Mezony K rozróżniają między t i – t, tj. między przeszłością a przyszłością EKSPERYMENT

14 NAGRODA NOBLA 1980 EVIDENCE FOR THE 2 PI DECAY OF THE K(2)0 MESON J.H. Christenson, J.W. Cronin, V.L. Fitch, R. Turlay Phys.Rev.Lett.13: ,1964 po 16 latach: całkiem szybko

15 9. Rozpady kwarków – opis dzisiejszy d s u 1 λ c – λ – λ 1 d s u 1 λ c – λ – λ 1 t+λ3+λ3 λ 2 su W–W– su W+W+ ctct Q = –1/3 Q = +2/3 b – λ 3 λ 2 1 b +λ3 +λ3 1 t– λ 3 λ 2 λ = 0.22 Siły przejść: dbdb CP (T) 1.Gdyby nie było (ciężkich) kwarków b, t nie byłoby łamania odbicia w czasie w mikroświecie 2. Ponieważ λ 3 = 0,01 więc efekty pochodzące od kwarków ciężkich (t,b) są bardzo małe Teoria mówi, że ma być taka różnica w znakach

16 10. Rozpady mezonów K i B s d d s WW u, c, t Dla procesów K 0 K 0 przyczynek od kwarku t bardzo mały – więc bardzo mały efekt braku symetrii przy odbiciu w czasie Mezony K Dla mezonów B, w których zamiast kwarku s mamy kwark b ( bd, db ) – mamy od razu do czynienia z efektami związanymi ze zmianą znaku przy przejściu od cząstek do antycząstek: b u z siłą – λ 3 b u z siłą + λ 3 Czyli z brakiem symetrii przy odbiciu w czasie Dlatego prowadzi się obecnie wiele eksperymentów z mezonami zawierającymi kwarki b (kwark t jest za ciężki do eksperymentów) Belle – Japonia BaBar - Kalifornia

17 KaliforniaJaponia 1. Jest 6 typów kwarków różniących się masami, (i 6 typów antykwarków) 2. Dzięki temu, że jest sześć (a nie np. cztery) typów teoria pozwala, by kwarki i antykwarki (w lustrze) w słabych oddziaływaniach zachowywały się trochę inaczej, 3. Przeprowadzane obecnie eksperymenty mają sprawdzić, czy teoria jest poprawna WARTO ZAPAMIĘTAĆ: czyli by rozróżniały przeszłość i przyszłość na poziomie mikroskopowym

18 ZAGADKA Obeirzyj odbicie np. lewej ręki w lustrze. Wygląda jak ręka prawa. Mówi się, że lustro wymienia ze sobą strony prawą i lewą. Co robi lustro? Dlaczego wobec tego nie wymienia góry z dołem?


Pobierz ppt "Strzałka czasu w rozpadach kwarków i antykwarków P. Żenczykowski IFJ PAN Dzień Otwarty 01.10.2004."

Podobne prezentacje


Reklamy Google