Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009



Σχετικά έγγραφα
Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 24η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Μάθημα 7 Διαγράμματα Feynman

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 11η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 3η Πετρίδου Χαρά

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο. Δ. Σαμψωνίδης Κ. Κορδάς Χ. Πετρίδου 20 Ιανουαρίου 2017

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων

Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό ) Τμήμα T2: Κ. Κορδάς & Δ. Σαμψωνίδης

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 23η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Yukawa: στην προσπάθεια να εξηγήσει τις δυνάμεις μεταξύ n-p στον πυρήνα

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 10η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωµάτια

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο


Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 21η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα Τ3: Χ. Πετρίδου

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 21η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό ) Τμήμα T2: Κ. Κορδάς & Δ. Σαμψωνίδης

Πειραµατική Θεµελίωση της Φυσικής Στοιχειωδών Σωµατιδίων

ΛΕΠΤΟΝΙΑ ΗΜ ΚΑΙ ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ FEYNMAN ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΜΙΟΝΙΟΥ

Το Μποζόνιο Higgs. Το σωματίδιο Higgs σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 10: Διαγράμματα Feynman. Λέκτορας Κώστας Κορδάς

Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό ) Τμήμα T2: Κ. Κορδάς & Δ. Σαμψωνίδης

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ. Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις Γκλουόνια και Χρώμα Κβαντική Χρωμοδυναμική Ασυμπτωτική Ελευθερία

Προλεγόµενα. Σπύρος Ευστ. Τζαµαρίας

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 2η Πετρίδου Χαρά

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Και τα τρία σωμάτια έχουν σπιν μονάδα.

Φερμιόνια & Μποζόνια

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 10/05/16

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Στοιχειώδη σωμάτια. Τα σωμάτια ύλης

ΔΕΙΓΜΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΧΙΛΙΑΔΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΓΝΩΣΤΙΚΟΥ ΦΥΣΙΚΩΝ (ΒΑΣΙΚΟ+ΣΥΝΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ) ΠΟΥ ΔΙΑΘΕΤΟΥΜΕ ΚΑΙ ΠΟΥ ΑΝΟΙΓΟΥΝ ΤΟ ΔΡΟΜΟ ΓΙΑ ΤΟΝ

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Ε: Από τί αποτελείται η ύλη σε θεμελειώδες επίπεδο;

Two boson production on Fermilab and LHC. Σκορδά Ελένη Α.Ε.Μ Εξάμηνο 8o

Πυρηνική δύναμη Μεσόνια και θεωρία Yukawa Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Δομή του Πρωτονίου με νετρίνο. Εισαγωγή στη ΦΣΣ - Γ. Τσιπολίτης

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

s (spin) -s s αξονικό διάνυσμα r p

Ο Maxwell ενοποίησε τις Ηλεκτρικές με τις Μαγνητικές δυνάμεις στον

Το Καθιερωμένο Πρότυπο. (Standard Model)

Αλληλεπιδράσεις µε Ανταλλαγή Σωµατιδίων

Λ p + π + + Όλα τα κουάρκ και όλα τα λεπτόνια έχουν ασθενείς αλληλεπιδράσεις Τα νετρίνα έχουν ΜΟΝΟ ασθενείς αλληλεπιδράσεις

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 18/04/16

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Πρότυπο Αδρονίων µε Στατικά κουάρκ Ι

Διάλεξη 18: Καθιερωμένο πρότυπο (1978-?)

Πρότυπο Αδρονίων µε Στατικά κουάρκ ΙΙ

β - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 30/3/2017

Νουκλεόνια και ισχυρή αλληλεπίδραση

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

ΖΑΝΝΕΙΟ ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΠΕΙΡΑΙΑ Η ΕΠΙΣΚΕΨΗ ΣΤΟ CERN

ΕΝΕΡΓΟΣ ΔΙΑΤΟΜΗ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΙΔΙΟΥ W

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 11/05/15

Μάθημα 9o' 12/5/2014

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Στοιχειώδη Σωματίδια II. Διάλεξη 7η Πετρίδου Χαρά

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες)

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ. «Μεταπτυχιακή Εξειδίκευση Καθηγητών των Φυσικών Επιστημών» ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ Ε ΟΥΑΡ ΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αµπελόκηποι, Αθήνα Τηλ.: ,

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων

Με διεθνή σύμβαση το 1961, καθιερώθηκε ότι 1 amu (atomic mass unit) είναι το 1/12 της μάζας του ουδέτερου ατόμου του άνθρακα 12 C, επομένως:

Μάθημα 5 α) Μέγεθος του πυρήνα β) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας γ) Ασκήσεις σετ #2 - εκφωνήσεις

Μαθηµα Φεβρουαρίου 2011 Tuesday, February 22, 2011

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ


β - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ. Ομοτιμία Κβαντικοί Αριθμοί Συμμετρίες και Νόμοι Διατήρησης

Yπεύθυνη καθηγήτρια Ομίλου Φυσικής, Γεωργία Ρουμπέα

Μάθημα 5 - Πυρηνική 1) Ειδη διασπάσεων και Νόμος ραδιενεργών διασπάσεων 2) αλφα, 3) βητα, 4) γαμμα

ΕΣΧΑΤΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΗΣ ΥΛΗΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2003

ΕΠΑ.Λ. Β ΟΜΑ ΑΣ ΦΥΣΙΚΗ I ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Στοιχειώδη Σωματίδια II. Διάλεξη 11η Πετρίδου Χαρά

Theory Greek (Cyprus) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 μονάδες)

Νετρίνο το σωματίδιο φάντασμα

Ασκήσεις στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

Εισαγωγη στους ανιχνευτες σωματιδιων στο CERN

Q2-1. Πού βρίσκεται το νετρίνο; (10 μονάδες) Theory. Μέρος A. Η Φυσική του Ανιχνευτή ATLAS (4.0 μονάδες) Greek (Greece)

Ακήσεις #1 Μήκος κύματος σωματιδίων, χρόνος ζωής και ραδιοχρονολόγηση, ενεργός διατομή, μέγεθος πυρήνων

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου)

To CERN (Ευρωπαϊκός Οργανισµός Πυρηνικών Ερευνών) είναι το µεγαλύτερο σε έκταση (πειραµατικό) κέντρο πυρηνικών ερευνών και ειδικότερα επί της σωµατιδι

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες)

γ-διάσπαση Διάλεξη 17η Πετρίδου Χαρά Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Κάτω. Πάνω. Όνομα: Πάνω Επώνυμο: Κουάρκ. Επώνυμο: Κουάρκ. Του αρέσουν:z, W+, W-, γλουόνια, φωτόνια. W-, γλουόνια, φωτόνια. Παιχνίδι με κάρτες: Σνάπ

Μάθημα 5 α) β-διάσπαση β) Ασκήσεις

Το μποζόνιο Higgs (Σωματίδιο του Θεού) και ο ρόλος του Μεγάλου Αδρονικού Επιταχυντή στην Ανακάλυψη του Ομάδα Μαθητών:

Μάθημα 2 α) Μέγεθος του πυρήνα β) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας γ) Ασκήσεις σετ #2 - εκφωνήσεις

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 1γ: Επιταχυντές (α' μέρος) Λέκτορας Κώστας Κορδάς

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

CERN, LHC, πειράματα. Δέσποινα Χατζηφωτιάδου, CERN και INFN Bologna

Σύγχρονη Φυσική 1, Διάλεξη 7, Τμήμα Φυσικής, Παν/μιο Ιωαννίνων. Οι Μετασχηματισμοί του Lorentz και η Διαστολή του Χρόνου

Transcript:

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Μονάδες Energy [E] ev, kev, MeV, GeV, TeV, PeV, 10 0, 10 3, 10 6, 10 9, 10 12, 10 15 1eV = 1.6 10 19 J ev είναι πιο χρήσιμη στη φυσική στοιχειωδών σωματιδίων. Οι ενέργειες στους μεγαλύτερους επιταχυντές: Tevatron~ 2TeVστοκέντρομάζας(proton antiproton) LHC ~ 14 TeV στο κέντρο μάζας (proton proton).

Μονάδες Οι ταχύτητες που συναντάμε στη φυσική των σωματιδίων είναι κοντά στο c. 8 1 c = 2.998 10 ms Οι στροφορμές, δράσεις, γενικά το γινόμενο xp ~ ħ. h = = 2π Φυσικές διαστάσεις είναι το c και το και το ħ. 34 1.055 10 J sec Είναι βολικό ένα σύστημα μονάδων όπου c= = 1 Μ=Ε/c2 [GeV], L=ħc/E [E 1 ], T= ħ/e [E 1 ],

Φορτίο Δύναμη Coulomb: F ~ Q 2 /L 2 [Q] = [F][length] 2 = [M] [length]3 [time] 2 1 3 [GeV ] GeV = 1 1 2 [GeV ] Το φορτίο είναι αδιάστατο

Μονάδες Quantity N.U. Conv. Factor to SI E GeV 1GeV = 1.6 10 19 J P GeV M GeV 1kg = 5.61 10 26 GeV length 1/GeV 1m = 5.07 10 15 GeV 1 time 1/GeV 1sec = 1.52 10 24 GeV 1 J dimensionless Q dimensionless

Μονάδες Αυτό μας επιτρέπει Να εκφράζουμε όλα τα φυσικά μεγέθη σε μονάδες ενέργειας: απόσταση είναι [Ε] 1. Ορμή είναι [Ε]. Κοκ. Τα φυσικά μεγέθη να εκφράζονται σε λογικές μονάδες Φυσική μονάδα μήκους: μήκος κύματος Compton: ħ /m 0 c =1 Φυσική μονάδα χρόνου: τ = ħ /m 0 c 2 =1 Φυσική μονάδα ενέργειας: Ε = m 0 c 2 =1 Μάζα πρωτονίου: 10 24 g Ενέργεια ηρεμίας 1 GeV. Άρα, αν πάρουμε ως ενέργεια αναφοράς το 1 GeV, όλα τα φυσικά μεγέθη είναι ποσότητες κοντά στη μονάδα. Ηλεκτρόνιο: 2000 φορές πιο ελαφρύ Ενέργεια ηρεμίας 0.5 MeV

Διαγράμματα Feynman Βασικοί κανόνες σε κάθε κόμβο: Ε, p διατηρείται Q διατηρείται Σπιν διατηρείται Βαρυονικός Αριθμός Λεπτονικός Αριθμός φερμιόνια (θετικό t) anti φερμιόνια (αρνητικό t) Μποζόνια Το σημείο σύζευξης (κόμβος) δηλώνει την ισχύ της σύζευξης

Διαγράμματα Feynman

Διαγράμματα Feynman

Ηλεκτρομαγνητικές Αλληλεπιδράσεις

Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις

Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις

Ασθενείς Αλληλεπιδράσεις

Ασθενείς Αλληλεπιδράσεις

Ασθενείς Αλληλεπιδράσεις

Χρόνος ζωής σωματίου 10 23 s είναι περίπου ο χρόνος που χρειάζεται το φως για να διαπεράσει ένα αδρόνιο (διάμετρος ~10 15 m). Προφανώς και δεν μπορεί να μετρηθεί μια τροχιά σωματίου με χρόνο ζωής 10 23 s. Γίνεται η κατανομή των μετρούμενων μαζών των προϊόντων της διάσπασης και με την αρχή της αβεβαιότητας ΔΕ Δt=ħ όπου ΔΕ=(Δm)c 2, και Δt=τ τ = ( m)c Η διασπορά στην κατανομή της μάζας είναι μέτρηση του χρόνου ζωής 2 τ = 1 Γ

Μποζονικός διαδότης Σωμάτιο σκεδάζεται από κεντρικό δυναμικό U(r), παρατηρούμε τη γωνιακή απόκλιση του σωματίου Έστω f(q) το πλάτος σκέδασης για μεταφορά ορμής q. H f(q) είναι ο μετασχηματισμός Fourier : καταλήγουμε τελικά

Μποζονικός διαδότης

Μποζονικός διαδότης P1 e- P2 e- Μεταφορά Ενέργειας και ορμής: q=p1 P2 ν = Ε1 Ε2 Το πλάτος σκέδασης g η ισχύς της σύζευξης του μποζονίου με το σκεδαζόμενο σωμάτιο q 2 +m 2 ορμή και μάζα του διαδότη αν ο διαδότης είναι φωτόνιο: =>Πλάτος σκέδασης f (q) g2 q 2 + m 2 f (q) e2 q 2 e 2 a = e 2 /4π c =1/137... 1/q 2

Μποζονικός διαδότης e- e- e- e- αν ο διαδότης είναι φωτόνιο: =>ηενεργός διατομή => e 4 a 2 1/q 4 f (q) 2

Ηλεκτρομαγνητικές Αλληλεπιδράσεις Σταθερά σύζευξης α 2 1 e α = mc 4 π ( / mc) = 4π c 137 2 2 e 1

Ηλεκτροµαγνητικές Αλληλεπιδράσεις Η ισχύς της αλληλεπίδρασης μεταξύ φορτισμένων σωματίων και φωτονίων: ( η σταθερά της λεπτής υφής) a=e 2 /4π c =1/137... Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο : το πλάτος της αλληλεπίδρασης ~ α => ενεργός διατομή: ~ α (1ης τάξης) Σκέδαση Coulomb: το πλάτος της αλληλεπίδρασης ~ α => ενεργός διατομή: ~ α 2 (2ης τάξης) φωτοηλεκτρικό α α α Σκέδαση Rutherford

Ασθενείς Αλληλεπιδράσεις

Ασθενείς Αλληλεπιδράσεις Κουάρκς και λεπτόνια φέρουν ασθενές φορτίο : πχ τα νετρίνο ΔΕΝ έχουν ούτε ισχυρό ούτε ηλεκτρομαγνητικό φορτίο Είναι 10 3 10 5 φορές ασθενέστερες από τις ηλεκτρομαγνητικές ΠαραβιάζονταιοιγεύσειςΔC, ΔS 0 Περιλαμβάνουν είτε μονο κουάρκς ή κουάρκς και λεπτόνια Παραδείγματα: διάσπαση νετρονίου, σκέδαση αντινετρίνο πρωτονίου Σ n + π (τ 10 10 sec) > ασθενής (ΔS=1) ηλεκτρομαγνητική : Σ 0 Λ+ γ (τ 10 19 sec) 2 1 1 σ α Γ = τ τ α

Οι διαδότες των ασθενών δυνάμεων Τα μποζόνια βαθμίδας (gauge bosons): W +, W, Z 0 Με μάζες :W +, W : 80 GeV/c 2, Z 0 :90 GeV/c 2 Ηλεκτροµαγνητικές Δυνάμεις κόμβος (διάγραμμα Feynman) Ασθενείς Δυνάμεις κόμβος (διάγραμμαfeynman) W,Z (m,q) γ(q) Σταθερά Σύζευξης Σταθερά Σύζευξης a w = g 2 /4πћc, a=e 2 /4π c f (q) e2 f (q) g2 q 2 q 2 + m 2

Οι διαδότες των ασθενών δυνάμεων Ανταλλαγή W± => μεταβολή του φορτίου των κουάρκ ή λεπτονίων που συμμετέχουν : u d, e ν e (αντι) [ανταλλαγή W, W + αντίστοιχα] > φορτισμένα ασθενή ρεύματα u d W - ν e (αντι) e σκέδαση ν e (αντι) p u d(αντι) ν e e + παραγωγή W + και διάσπαση σε ν e e + ΑνταλλαγήΖ 0 > ουδέτερα ασθενή ρεύματα ν µ (αντι) Ζ e ν µ (αντι) e

Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις Οι ισχυρές αλληλεπιδράσεις συμβαίνουν μεταξύ κουάρκ Η σταθερά σύζευξης συνδέεται : με το πλάτος Γ, με το χρόνο ζωής (Γ > 1/τ) Κ + p Σ 0 Λ 0 + π 0 τ = ћ/γ 10-23 sec Σ 0 > Λ 0 + γ τ = 10 19 sec (a s / a) = ( 10 19 / 10 23 ) 1/2 100 > a s = g 2 s/4πћc g s είναι το αντίστοιχο φορτίο για τις ισχυρές αλληλεπιδράσεις: χρώμα <=> ισχυρό φορτίο Κουάρκ : Red, Green, Blue (R, G, B) Αντικουάρκ : anti Red, anti Green, anti Blue (R(bar), G(bar), B(bar)

Χρώμα

Χρώμα qqq (colorless objects) qq confinement 8 Gluons, each with a color and an anti-color charge.

Χρώμα

Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις Η δύναμη μεταξύ δύο κουάρκ είναι ανεξάρτητη του χρώματος Το δυναμικό μεταξύ των κουάρκ: V strong ( r) = 4/3 (a s /r) + kr <= δεν μπορούμε να ελευθερώσουμε τα κουάρκ! Όσο τα απομακρύνουμε υναµικό Coulomb το δυναμικό αυξάνει Οι διαδότες των ισχυρών δυνάμεων : τα γκλουόνια (g), m = 0, spin = 1 Φέρουν ισχυρό φορτίο > χρώμα => ΔΕΝ υπάρχουν ελεύθερα Οτι είναι παρατηρήσιμο ΔΕΝ εχει χρώμα

Οι διαδότες των ισχυρών δυνάμεων Τα κουάρκ έχουν ένα από τα 3 χρώματα. Τα γκλουόνια εμφανίζονται σε 8 συνδυασμούς: είναι οι 8 ανεξάρτητοι δυνατοί συνδυασμοί των 3 χρωμάτων και των 3 αντιχρωμάτων: (R, G, B, R(bar), G(bar), B(bar)) με χρώμα 0 To χρώμα (φορτίο) διατηρείται σε κάθε κόμβο

Color charge is always conserved. When a quark emits or absorbs a gluon, that quark's color must change in order to conserve color charge. For example, suppose a red quark changes into a blue quark and emits a red/antiblue gluon The net color is still red. This is because after the emission of the gluon the blue color of the quark cancels with the antiblue color of the gluon. The remaining color then is the red color of the gluon. Quarks emit and absorb gluons very frequently within a hadron, so there is no way to observe the color of an individual quark. Within a hadron, though, the color of the two quarks exchanging a gluon will change in a way that keeps the bound system in a color neutral state.

QED vs. QCD Dipole 1 electric charge γ carries no charge Flux Tube 3 Color charges g carry charge

Βασικά χαρακτηριστικά των δυνάμεων Ισχυρή Ασθενής Ηλεκτρομαγνητική Βαρυτική Σταθερά σύζευξης Τυπική ενεργός διατομή Τυπικός χρόνος ζωής (sec) a s :0.1 1 G F =10 5 GeV 2 1/137 KM 2 /ћc=0.5x10 38 10 mb 10 pb 10 2 mb 10 23 10 8 10 20