Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 8: Παραγωγή σωματιδίων σε υψηλές ενέργειες + Πρότυπο αδρονίων με στατικά quarks

Σχετικά έγγραφα
ΟΠΤΙΚΟ ΘΕΩΡΗΜΑ (Optical Theorem)

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 6α: Οπτικό θεώρημα και συντονισμοί

Μάθημα 6o Οπτικό θεώρημα και Συντονισμοί 10/4/2014

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 4: Οπτικό θεώρημα και συντονισμοί

Μάθημα 7o Συντονισμοί & Παραγωγή Σωματιδίων στις Υψηλές Ενέργειες 27/4/2017

Μάθημα 7o Οπτικό θεώρημα και Συντονισμοί 23/4/2015

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Χ. Πετρίδου, Κ. Κορδάς. Μάθημα 3a: Σκέδαση αδρονίων και χρυσός κανόνας του Fermi

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 6: Xρυσός κανόνας του Fermi, χώρος των φάσεων, υπολογισμοί, ισοσπίν

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 7: Οπτικό θεώρημα, συντονισμοί, παραγωγή σωματιδίων σε υψηλές ενέργειες

ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΙΙ. ΜΑΘΗΜΑ 4ο

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 3β: Σκέδαση αδρονίων και χρυσός κανόνας του Fermi

Πειραµατική Θεµελείωση της Φυσικής

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Χ. Πετρίδου. Μάθημα 4: Σκέδαση αδρονίων και O Xρυσός Kανόνας του Fermi

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Χ. Πετρίδου. Μάθημα 4: Σκέδαση αδρονίων και O Xρυσός Kανόνας του Fermi

Μάθημα 9o' 12/5/2014

Πρότυπο Αδρονίων µε Στατικά κουάρκ ΙΙ

Μάθημα 3α Ενεργός διατομή και μέση ελεύθερη διαδρομή

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

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

Μάθημα 2 α) QUIZ. Ενεργός διατομή β) Μέγεθος του πυρήνα γ) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

Μάθημα 2 α) QUIZ στην τάξη. Ενεργός διατομή β) Μέγεθος του πυρήνα γ) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

Μάθημα 2 α) QUIZ. Ενεργός διατομή β) Μέγεθος του πυρήνα γ) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

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

Πρότυπο Αδρονίων µε Στατικά κουάρκ Ι

Μάθημα 2c Ενεργός διατομή, μέση ελεύθερη διαδρομή και ρυθμός διασπάσεων

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

Δομή Διάλεξης. Κλασσική Θεωρία Σκέδασης Ορισμοί μεγεθών σκέδασης. Κβαντική θεωρία σκέδασης Πλάτος σκέδασης

Ενεργός διατοµή Χρυσός Κανόνας του Fermi

Σημαντικό: Σε περίπτωση προβλήματος επικοινωνήστε με το διδάσκοντα

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

Δ. Σαμψωνίδης & Κ.Κορδάς. Ανιχνευτές : Μάθημα 1α Ενεργός διατομή αλληεπίδρασης σωματιδίων, μέση ελεύθερη διαδρομή σωματιδίου

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Σκέδαση Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 5: Σκέδαση αδρονίων και χρυσός κανόνας του Fermi. Λέκτορας Κώστας Κορδάς

Στοιχειώδη Σωματίδια II. Διάλεξη 7η Πετρίδου Χαρά

Αντιδράσεις των κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα, Καταιονισμοί.

Ενεργός Διατοµή (Cross section)

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

Μάθημα 6 α) β-διάσπαση β) Χαρακτηριστικά πυρήνων, πέρα από μέγεθος και μάζα

Μάθημα 3 Αυθόρητη διάσπαση και χρόνος ζωής, Σκεδάσεις και Ενεργός διατομή

Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωµάτια

Δ. Σαμψωνίδης & Κ.Κορδάς. Ανιχνευτές : Μάθημα 1 Ενεργός διατομή αλληεπίδρασης σωματιδίων, μέση ελεύθερη διαδρομή σωματιδίου

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

Μάθημα 3 Αυθόρητη διάσπαση και χρόνος ζωής, Σκεδάσεις και Ενεργός διατομή

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

Διάλεξη 6: Φυσική Ραδιενέργεια και πυρηνικές αντιδράσεις

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Μάθημα 7 Διαγράμματα Feynman

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 30/3/2017

Μάθημα 5 α) β-διάσπαση β) Ασκήσεις

Μάθημα 7 α) QUIZ β-διάσπαση β) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό γ) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

Ενότητα 4: Κεντρικές διατηρητικές δυνάμεις

Ο Πυρήνας του Ατόμου

55/377. 2E A 2E 1 (2π) 3 d 3 p n. p f

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

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : AΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

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

Δ. Σαμψωνίδης & Κ.Κορδάς. Ανιχνευτές : Μάθημα 2β Μέτρηση ορμής σωματιδίου

Ενεργός διατοµή Χρυσός Κανόνας του Fermi (a)

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 3η Πετρίδου Χαρά

Αντιδράσεις των κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα,

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

( )U 1 ( θ )U 3 ( ) = U 3. ( ) όπου U j περιγράφει περιστροφή ως προς! e j. Γωνίες Euler. ω i. ω = ϕ ( ) = ei = U ij ej j

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου)

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:

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Απώλεια Ενέργειας λόγω Ιονισμού

ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΩΝ ΠΑΡΤΟΝΙΩΝ

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 6

Διάλεξη 1: Εισαγωγή, Ατομικός Πυρήνας

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

Το Ισοτοπικό σπιν. και εγαρµογές του στην Πυρηνική Φυσική και τη Φυσική Στοιχειωδών Σωµατιδίων. Κώστας Κορδάς. LHEP, University of Bern

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 20η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

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

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

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

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις Κεφαλαίου Ι

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 21 Κυματική ΦΥΣ102 1

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

ΘΕΜΑ 1ο. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμίας από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Φυσική Ι 1ο εξάμηνο. Γεώργιος Γκαϊντατζής Επίκουρος Καθηγητής. Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής & Διοίκησης Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης.

Σχετικιστική Κινηματική

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

1 p p a y. , όπου H 1,2. u l, όπου l r p και u τυχαίο μοναδιαίο διάνυσμα. Δείξτε ότι μπορούν να γραφούν σε διανυσματική μορφή ως εξής.

P = E /c. p γ = E /c. (p) 2 = (p γ ) 2 + (p ) 2-2 p γ p cosθ E γ. (pc) (E γ ) (E ) 2E γ E cosθ E m c Eγ

Ασκήσεις στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων

Διάσπαση σωµατιδίων. = m C 2 + p 2 = m C 2 + E B 2! m B E C = (E B = (E C. p B. , p), p C. ,- p) = (m A , 0) p A = E B. + m C 2 + E B 2! m B.

Μάθημα 2 Πείραμα Rutherford και μέγεθος πυρήνων, Πυρήνες-συμβολισμοί

Μάθημα 1 α) Ύλη, τρόπος διαβάσματος και εξέτασης β) Εισαγωγή στο αντικείμενο γ) Πείραμα Rutherford, μονάδες, χρόνος ζωής ενεργός διατομή και ορισμοί

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΥΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ. Επιμέλεια: ΑΓΚΑΝΑΚΗΣ A.ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ, Φυσικός.

Ασκήσεις #1 επιστροφή 11/11/2011

ΦΥΕ14-5 η Εργασία Παράδοση

Ανακλώμενο ηλεκτρόνιο KE = E γ - E γ = E mc 2

ΣΩΜΑΤΙ ΙΑΚΗ ΦΥΣΗ ΦΩΤΟΣ

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΗ

Ασκήσεις #1 επιστροφή 11/11/2011

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 27/3/2014

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων

Transcript:

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 8: Παραγωγή σωματιδίων σε υψηλές ενέργειες + Πρότυπο αδρονίων με στατικά quarks Λέκτορας Κώστας Κορδάς Αριστοτέλειο Πανεπιστήμ ιο Θεσσαλονίκης Στοιχειώδη ΙΙ, Αριστοτέλειο Παν. Θ/νίκης, 04 Μαϊου 010

Τι θα συζητήσουμε σήμερα Προηγούμενο: Οπτικό θεώρημα Συντονισμοί Σήμερα: Παραγωγή σωματιδίων σε υψηλές ενέργειες Πρότυπο αδρονίων με στατικά κουάρκ (static quark mode of hadrons) Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων

Από την προηγούμενη φορά Προηγούμενο: Οπτικό θεώρημα Συντονισμοί Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 3

Σκέδαση Σκέδαση: (a) Εισερχόμενα σωμάτια = επίπεδο αδιατάρακτο κύμα (a) Αρχική κατάσταση: Εισερχόμενο κύμα k= π λ = 1 ƛ = p ħ e i k z ωt Εισερχόμενα σωμάτια: συγκεκριμένη ορμή p Κέντρο σκέδασης z ψ i =e ikz ikr cosθ =e (b) Τελική κατάσταση: Εξερχόμενο κύμα z ψ f =e ikz eikr r F θ, φ (b) Εξερχόμενα σωμάτια = επίπεδο κύμα + σφαιρικό κύμα από το κέντρο σκέδασης Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 4

Κύμα σκέδασης και ενεργός διατομή Σκέδαση: (a) Εισερχόμενα σωμάτια = επίπεδο κύμα (b) Εξερχόμενα σωμάτια = επίπεδο κύμα + σφαιρικό κύμα από το κέντρο σκέδασης (a) Αρχική κατάσταση: Εισερχόμενο κύμα Κέντρο σκέδασης ψ i =e ikz ikr cosθ =e (b) Τελική κατάσταση: Εξερχόμενο κύμα z ψ f =e ikz eikr r F θ, φ ψ σκεδ =ψ f ψ i = eikr r F θ, φ Κύμα σκέδασης = τελικό αρχικό κύμα z dσ =[ F θ,φ ] dω Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 5

Ανάλυση επίπεδων κυμάτων Επίπεδο κύμα = υπέρθεση μιας σειράς εισερχόμενων και εξερχόμενων σφαιρικών κυμάτων, το καθ ένα με συγκεκριμένη γωνιακή στροφορμή (και m=0 ανεξάρτητα του φ) ψ i =e ikz i = 1 1 e ikr P kr cosθ i 1 e ikr P kr cosθ εισερχόμενα σφαιρικά κύματα + εξερχόμενα σφαιρικά κύματα Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 6

Ανάλυση επίπεδων κυμάτων Επίπεδο κύμα = υπέρθεση μιας σειράς εισερχόμενων και εξερχόμενων σφαιρικών κυμάτων, το καθ ένα με συγκεκριμένη γωνιακή στροφορμή (και m=0 ανεξάρτητα του φ) ψ i =e ikz i = 1 1 e ikr P kr cosθ i 1 e ikr P kr cosθ εισερχόμενα σφαιρικά κύματα + εξερχόμενα σφαιρικά κύματα ψ i =e ikz = i kr 1 [ 1 e ikr e ikr ]P cosθ Εισερχόμενο αδιατάρακτο επίπεδο κύμα ψ f = i kr 1 [ 1 e ikr n e iδ e ikr ] P cosθ Εξερχόμενο παραμορφωμένο επίπεδο κύμα Το δυναμικό σκέδασης μπορεί να μεταβάλλει τη φάση (δ ) το πλάτος (n ) των εξερχόμενων σφαιρικών κυμάτων Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 7

Ανάλυση επίπεδων κυμάτων Επίπεδο κύμα = υπέρθεση μιας σειράς εισερχόμενων και εξερχόμενων σφαιρικών κυμάτων, το καθ ένα με συγκεκριμένη γωνιακή στροφορμή (και m=0 ανεξάρτητα του φ) ψ i =e ikz i = 1 1 e ikr P kr cosθ i 1 e ikr P kr cosθ εισερχόμενα σφαιρικά κύματα + εξερχόμενα σφαιρικά κύματα ψ i =e ikz = i kr ψ f = i kr 1 [ 1 e ikr e ikr ]P cosθ 1 [ 1 e ikr n e iδ e ikr ] P cosθ Η ανάπτυξη αυτή ισχύει όταν kr >> 1 Τυπικά έχουμε: p~100 MeV/c και r~10cm ==> ΟΚ Το δυναμικό σκέδασης μπορεί να μεταβάλλει Εισερχόμενο αδιατάρακτο επίπεδο κύμα Εξερχόμενο παραμορφωμένο επίπεδο κύμα τη φάση (δ ) των εξερχόμενων σφαιρικών κυμάτων το πλάτος (n ) Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 8

Κύμα σκέδασης οι λεπτομέρειες Εισερχομενο και εξερχόμενο κυμα = υπέρθεση σφαιρικών κυμάτων, εισερχομένων και εξερχομένων καθ' ένα με συγκεκριμένη γωνιακή στροφορμή ψ i =e ikz = i kr ψ f = i kr 1 [ 1 e ikr e ikr ]P cosθ 1 [ 1 e ikr n e iδ e ikr ] P cosθ Εισερχόμενο αδιατάρακτο επίπεδο κύμα Εξερχόμενο παραμορφωμένο επίπεδο κύμα ψ σκεδ =ψ f ψ i = eikr kr 1 [ n eiδ 1 i ] P cos θ ψ σκεδ =ψ f ψ i = eikr r F θ, φ F θ = 1 k 1 n eiδ 1 i P cos θ Πλάτος σκέδασης:συνάρτηση των αλλαγών φάσεων δ & των επί μέρους πλατών η Partia wave anaysis of the Scattering ampitude Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 9

Ελαστική σκέδαση dσ =[ F θ,φ ] dω F θ = 1 k Οπτικό θεώρημα 1 n eiδ 1 i Ολική ενεργός διατομή: P cos θ Ανελαστική σκέδαση: σ ελ =4πƛ σ αν =π ƛ σ ολ =σ αν σ ελ =π ƛ Eλαστική σκέδαση 1 [ n eiδ 1 i 1 1 n 1 1 n cos δ ] Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 10

Ελαστική σκέδαση dσ =[ F θ,φ ] dω F θ = 1 k Οπτικό θεώρημα 1 n eiδ 1 i Ολική ενεργός διατομή: P cos θ Ανελαστική σκέδαση: σ ελ =4πƛ σ αν =π ƛ σ ολ =σ αν σ ελ =π ƛ Eλαστική σκέδαση 1 [ n eiδ 1 i 1 1 n 1 1 n cos δ ] F θ = 1 1 n ei δ 1 P k i cos θ [ θ=0,p 1 =1, ] Im F 0 = 1 k 1 1 n cos δ Οπτικό θεώρημα Im F 0 = k 4π σ ολ Ολική νεργός διατομή σχετίζεται με το φανταστικό μέρος της θ=0 (πρόσω) ελαστικής σκέδασης Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 11

Μερικές, αλλά ενδιαφέρουσες, περιπτώσεις σ ελ =4πƛ 1 [ n eiδ 1 i n=1: σελ=4π ƛ 1 sin δ ] Για συγκεκριμένη στροφορμή, όταν δ = π/, τότε έχω max. ελαστική ενεργό διατομή σ max ελ =4πƛ 1 Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 1

Μερικές, αλλά ενδιαφέρουσες, περιπτώσεις σ ελ =4πƛ 1 [ n eiδ 1 i n=1: σελ=4π ƛ 1 sin δ ] Για συγκεκριμένη στροφορμή, όταν δ = π/, τότε έχω max. ελαστική ενεργό διατομή σ max ελ =4πƛ 1 σ αν =π ƛ 1 1 n n =0 : σ max αν =π ƛ 1 Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 13

Συντονισμός προτιμητέο partia wave dσ =[ F θ,φ ] dω F θ = 1 k σ ελ =4πƛ 1 n ei δ 1 i P cos θ 1 [ n eiδ 1 i f = n eiδ 1 i ] = i in eiδ Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 14

Συντονισμός προτιμητέο partia wave dσ =[ F θ,φ ] dω F θ = 1 k σ ελ =4πƛ 1 n ei δ 1 i P cos θ 1 [ n eiδ 1 i f = n eiδ 1 i ] = i in eiδ Τι κι αν το F(θ) είναι μόνο για ελαστική σκέδαση? Μας δίνει και την ολική ενεργό διατομή! Im F 0 = k 4π σ ολ Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 15

Συντονισμός προτιμητέο partia wave σ ελ Ε =4 π ƛ Γ /4 1 Ε ΣΥΝ Ε Γ / 4 Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 16

Συντονισμός προτιμητέο partia wave σ ελ Ε =4 π ƛ Γ /4 1 Ε ΣΥΝ Ε Γ / 4 Για σκεδαση σωνματιδίων a,b με spin=0, o συντονισμος θα έχει J = σ ελ Ε =4 π ƛ Γ / 4 J 1 Ε ΣΥΝ Ε Γ /4 Για σκεδαση σωνματιδίων a, b με οποιοδήποτε, o συντονισμος θα έχει J = +σπιν συνδυασμού a,b σ ελ Ε = 4π ƛ J 1 s a 1 s b 1 Γ /4 Ε ΣΥΝ Ε Γ /4 σ ελ σ max Γ Καμπύλη συντονισμού Breit Wigner (υποθέτουμε ότι ο συντονισμός διασπάται ελαστικά) π n Δ π n Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 17

Για σκεδαση σωνματιδίων a, b με οποιοδήποτε spin, o συντονισμος θα έχει J = +σπιν συνδυασμού a,b Συντονισμός παράδειγμα σ ελ Ε = 4π ƛ J 1 Γ /4 s a 1 s b 1 Ε ΣΥΝ Ε Γ /4 π p Δ ++ 13ΜεV π p σ ελ Ε ΣΥΝ = 4 π ƛ J 1 s a 1 s b 1 ολική ενεργός διατομή από διατήρηση της πιθανότητας (unitary principe) s a =s π =0 και s b =s p =1/ σ ελ = πλ J 1 J=3/ σ ελ =8πλ J = 3/ επιβεβαιώνεται και από τη γωνιακή κατανομή του πιονίου (κατεύ8υνση σκεδαζόμενου πιονίου σε σχέση με το προσπίπτον) Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 18

Παράδειγµα Συντονισµού + ++ $ p! # (13"% V )! $ # $" =!" (J #!" + 1)! ( sa + 1)(sb + 1) π J = p 3 / :# $" = 8!" + p Λαµβάνεται υπ όψη ο παράγοντας πολλ. λόγω σπιν (χωρίς spin =J) ολική ενεργός διατοµή από διατήρηση της πιθανότητας (unitary principe) J = 3/ επιβεβαιώνεται από γωνιακή κατανοµή του π (προσπίπτον & σκεδαζόµενο) π + π + 3 1 # (, ) = + 1 1! (1,0)" (, ) 3 p! (1,1),! (1,0) : Y 1 1, θ 1! (1,1) " ( 3 Y 0 1 1 I + 3 3 * 1 0 (" ) =!! = ( Y1 ) ( Y1 1 # I(! ) " 1+ 3cos! ), $ 1 ) Γωνιακή κατανοµή Δ πp

Ολική & ελαστική ενεργός διατοµή στις υψηλές ενέργειες ~40mb pp! '( ( E > 5GeV ) )!"#$%&? ~ 40mbarn Υποθέτοντας γεωµετρική διατοµή πr = 40 mb προκύπτει R 10-13 cm = 1fm [εµβέλεια ισχυρών δυνάµεων] pp ενεργός διατοµή > pp αναµενόµενο I = 1, 0 σε χαµηλές ενέργειες ΜΟΝΟ I = 1 (+1/ +1/) περισσότερες στάθµες isospin -(1/),(1/) µεγαλύτερη διαθέσιµη ενέργεια (λόγω εξαϋλωσης) Σε υψηλότερες ενέργειες QFT προβλέπει ενεργές διατοµές ίδιες για σωµάτιο & αντισωµάτιο & ανεξαρτητες του isospin.

Ολική ενεργός διατοµή σκέδασης σε µεγάλες ενέργειες SPS : cms 340 GeV/c ~70 mb ποιοτικό ΟΧΙ ΠΟΣΟΤΙΚΟ το απλούστερο µοντέλο απορρόφησης & σκέδασης είναι του µαύρου δίσκου ολικής απορρόφησης n =0 # $" =!" %( + 1) =! R # $% =!" &( + 1) =! R = " + "! R " '& %& #$ = % = #$ %!" ~ περίθλαση ή σκιώδης σκέδαση s : (xpl ) R : 0 " max =! P = 0 GeV / c, R = 1 fm! = 0.01 fm = max 100

Παραγωγή σωματιδίων σε υψηλές ενέργειες Κατ' αρχάς, έχουμε πρόβλημα με τον ορισμό της ενεργού διατομής από τον χρυσό κανόνα του Fermi έτσι όπως τον παρουσιάσαμε μέχρι τώρα δεν είναι invariant (αναλλοίωτη) από το ένα σύστημα Lorentz στο άλλο... Για να γίνει invariant, πρέπει η πυκνότητα των τελικών καταστάσεων να κανονικοποιηθεί στην ολική διαθέσιμη ενέργεια, Ε Η αναλλοίωτη ποσότητα έιναι Ε dσ 3 dp 3 = E dσ dp x dp y dp z Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 19

Υπενθύμιση: Χώρος φάσεων Χώρος φάσεων: χώρος ορμών και θέσεων των σωματιδίων Κάθε σωματίδιο στο χώρο των φάσεων καταλαμβάνει όγκο h 3 Eρώτηση: πόσα σωματίδια έχουν ορμή μεταξύ p και p + dp και βρίσκονται σε μια στερεά γωνία dω??? Απάντηση: n = (4π p dp)(v * dω/4π) / h 3 dn = n/v = dω p dp / h 3 # τέτοιων σωματιδίων σε V=1 Εφραγμογή στη σέδαση a + b c + d ρ f = dn/de o Πυκνότητα σωματιδίων στην τελική κατάσταση W =σ n a u i αν n a =1, τότε : σ= W u i Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 0

Υπενθύμιση:Χώρος φάσεων Χώρος φάσεων: χώρος ορμών και θέσεων των σωματιδίων Κάθε σωματίδιο στο χώρο των φάσεων καταλαμβάνει όγκο h 3 Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων 1

Υπολογισμός μόνο με χώρο φάσεων σχετική ταχύτητα συκρουόμενων σωματιδίων Θ/νίκη - -04-Μαϊου-010 Κ. Κορδάς - Συντονισμοί + παραγωγή σωματιδίων

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΣΤΙΣ ΥΨΗΛΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ Ανελαστικές διαδικασίες! πολλαπλή παραγωγή δευτερογενών σωµατιδίων Κατανοµή ορµών δευτερογενών σωµατιδίων incusive, ολική ενέργεια E -p =m ορµή δευτερογ. σωµ. E p r µέση πολλαπλότητα <n φορτ > <n φορτ > = Α + ΒnS (αργή εξάρτηση από ολική ενέργεια cms) η διαφορική ενεργός διατοµή παραγωγής του σωµατιδίου: p = p T + p L 3 3 Ed " Ed " 3 r = d p dp dp dp x y AB! CX ECd 3 r d p z 3! C C =! d( p T d " ) d( p σύστηµα του εργαστηρίου ΕΙΝΑΙ ΑΝΑΛΛΟΙΩΤΗ ΣΕ µετασχηµατισµούς Lorentz (dp 3 =dp x dp y dp z ) L / E) = F( x, p T, S) T x p = p + p L = p Z PL x = P L max p y (εγκάρσια ορµή) (µεταβλητή Feynman) P L! max s

Η F(x,P T,s) σε ενέργειες s >10GeV / c είναι σχεδόν ανεξάρτητη του s F(x, P T, S) = F 1 (x) F (P T ) d! η κατανοµή της εγκάρσιας ορµής των δευτερογενών σωµατίων: dp T σχεδόν ανεξάρτητη του s & του P L (x = P L /P Lmax ) d! dp T ~ εκθετική συνάρτηση του P T µε P T! 0.35GeV / c F 1 (x)! σταθερό (Β)! dp T d " d( P L / E) = F(x,P T ) = F 1 (x) F (P T )! d # = " F ( PT )! dpt! B! d( P L / E) σταθ. η κατανοµή της διαµήκους ορµής δίνεται σαν συνάρτηση της ωκύτητας (rapidity) y y C = 1 E n( E C + P! P L L ) = n( E P + T P L + m ) E = P T + PL + m

y είναι αναλλοίωτη (κατανοµή) σε µετασχηµατισµούς Lorentz. y E + P L = n = y P + m T + 1 n (1 "! ) (1 + )! (σύστηµα ( ) κινούµενο µε ταχύτητα β κατά του άξονα z)! ο µετασχηµατισµός επιφέρει µία απλή µετατόπισή του. dy = dp E L (από ορισµό του y)

Oλική ενεργός διατοµή vs P L " ( PP! 40mb) ( fm) T = Η σταθερότητα της σ tota µε ενέργεια είναι παράδειγµα της scaing [i.e το µέγεθος της σ tota ανεξάρτητο της ενέργειας (energy scae)] < n ch >= og s! 4 d! 3 f ( AB # CX ) " E 3 d P C πιθανότητα/µονάδα προσπίπτουσας ροής να ανιχνευτεί C στο χώρο φάσεων d 3 P C d# dp T " exp(! 6P T ) Lorentz invar. ΑΒ σκέδαση σε jets P T µικρή

Y max 1 s = n( ) Y max =! Ymin P m T + @ ISR (CERN) dn dp T s = 31GeV Y C = 1 E n( E C C +! TC P P ZC ZC ) C 1 ( n( m = m + P T ZC TC! Σε πολύ µεγάλες ενέργειες τα max & min του y συµβαίνουν όταν: E C! s για σκέδαση AB CX η περιοχή της y που παράγεται το C: = 1 s 1 mc Y # Ymax! Ymin " og! og m s C s = og! αυξάνει ~ του λογαρίθµ. s m C (το πλάτος & το ύψος του pateau) E C + P m s P ZC! ± P TC! 0, & ) ) dn dp T rapidity pateau <pt>=0.35gev

! Σαν συνάρτηση της s: Το ύψος του y pateau αυξάνει ~ ns Το πλάτος του y pateau αυξάνει ~ ns! < n >~ n s ch

Αναλλοίωτη διαφορική ενεργός διατοµή: d 3 E! d 3 p : (incusive) Μικρό ποσοστό της ενεργειας φτιάχνει νέα σωµάτια < n ch >~ n s m >! 1 < ch (90% π+) Το µεγαλύτερο ποσοστό της ενέργειας γίνεται κινητική ενεργεια των παραγόµενων (εξερχόµενων) σωµατιδίων Beam ( jets)! P L µεγάλη περιοχή τιµών x -1, 1 P T µικρές τιµές: P T < 1 GeV/c d" dp ~ exp(! 6P T T ) (fig)

παραγωγή σωµατιδίων στην περιοχή x = 0 F(x) ~ (1-x) n πτώση καθώς x 1 [κατανοµή ανεξάρτητη της ενέργειας] pp! " + +... [ Feynman Scaing ] x = P P L L max αναλλοίωτη (incusive) ενεργός διατοµή vs P T σε fixed x (y ab = 1.5) pp! # " +... P L max s ~ x: -1, 1 vs x σε fixed P T (0.4 GeV/c)

Η µέση πολλαπλότητα vs s σε pp σκέδαση (αύξηση ~ og S) Σε µεγάλες ενέργειες ( s ) η πολλαπλότητα φορτισµένων σωµατίων αυξάνει πιό γρήγορα από ogs. [αύξηση του y pateau width & ύψους ogs]

Οι συγκρούσεις αδρονίων στις υψηλές ενέργειες είναι ΑΝΕΛΑΣΤΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ. π.χ πολλαπλή παραγωγή δευτερογενών µεσονίων < n ch >~ 1 < n " + < n p < n! K +, K >! 90% πions > > < n p > (cms) Συγκρούσεις pp <n φορτ > : µέση (ολική) πολλαπλότητα φορτισµένων σωµατιδίων. <n φορτ > ns για µεγάλες ενέργειες! (ενέργεια στο κέντρο µάζας) < n > A+Bns πολλαπλότητα