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

Σχετικά έγγραφα
Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωµάτια

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

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ. Παπανικόλας) & Ε. Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ,, Ιδιότητες των Σωματίων Ισοτοπικό Σπιν

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

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

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

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

Πρότυπο Αδρονίων µε Στατικά κουάρκ Ι


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

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

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

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

s (spin) -s s αξονικό διάνυσμα r p

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 3η Πετρίδου Χαρά

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

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

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 2η Πετρίδου Χαρά

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 30/3/2017

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

Πρότυπο Αδρονίων µε Στατικά κουάρκ ΙΙ


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

ΛΕΠΤΟΝΙΑ ΗΜ ΚΑΙ ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ FEYNMAN ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΜΙΟΝΙΟΥ

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

Φερμιόνια & Μποζόνια

Μάθημα 9o' 12/5/2014

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

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

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

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

Διάλεξη 18: Καθιερωμένο πρότυπο (1978-?)

Διάλεξη 17: Το μοντέλο των κουάρκ

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Το Καθιερωμένο Πρότυπο. (Standard Model)

Μάθημα 7 Διαγράμματα Feynman

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

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

Στοιχειώδη σωμάτια. Τα σωμάτια ύλης

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

Πυρηνική δύναμη Μεσόνια και θεωρία Yukawa Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

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

Ασκήσεις στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

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

Ο CKM Πίνακας και Παραβίαση της CP Συµµετρίας. Σ. Ε. Τζαµαρίας Στοιχειώδη Σωµάτια 1

Διάλεξη 16: Παράδοξα σωματίδια και οκταπλός δρόμος

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

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΙΙ. ΜΑΘΗΜΑ 4ο

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 27/3/2014

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

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων

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

Νουκλεόνια και ισχυρή αλληλεπίδραση

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

16/12/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 09. ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ

Και τα τρία σωμάτια έχουν σπιν μονάδα.

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

ΕΣΧΑΤΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΗΣ ΥΛΗΣ

ΖΑΝΝΕΙΟ ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΠΕΙΡΑΙΑ Η ΕΠΙΣΚΕΨΗ ΣΤΟ CERN

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ I ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ. ιάλεξη 1a: 15/Νοε../2004. Κ.Ν. Παπανικόλας, Ε. Μαυροµµάτη. Φθινόπωρο 2004

Νετρίνο το σωματίδιο φάντασμα

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

Μάθημα 15 β-διάσπαση B' μέρος (διατήρηση σπίν, επιτρεπτές και απαγορευμένες

Ο Maxwell ενοποίησε τις Ηλεκτρικές με τις Μαγνητικές δυνάμεις στον

Διάλεξη 2: Πυρηνική Σταθερότητα, σπιν & μαγνητική ροπή

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

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

ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ CERN. Επιστημονική ομάδα ΒΑΣΙΛΗΣ ΣΙΔΕΡΗΣ &ΝΙΚΟΣ ΚΑΛΑΦΑΤΗΣ. 3ο Λύκειο Γαλατσίου

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 19/04/16

Πυρηνικές Δυνάμεις. Διάλεξη 4η Πετρίδου Χαρά

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων

Αναζητώντας παράξενα σωματίδια στο A LargeIonColliderExperimnent. MasterClasses : Μαθήματα στοιχειωδών σωματιδίων

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων

Μαθηµα Φεβρουαρίου 2011 Tuesday, February 22, 2011

Πυρηνική Επιλογής. Τα νετρόνια κατανέμονται ως εξής;

Σημαντικό: Σε περίπτωση προβλήματος επικοινωνήστε με το διδάσκοντα

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

Μάθημα 5 α) β-διάσπαση β) Ασκήσεις

Στοιχειώδη Σωματίδια II. Διάλεξη 7η Πετρίδου Χαρά

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

Μάθημα 7 & 8 Κβαντικοί αριθμοί και ομοτιμία (parity) ουσιαστικά σημεία με βάση το άτομο του υδρογόνου ΔΕΝ είναι προς εξέταση

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 25η Πετρίδου Χαρά

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 12η Πετρίδου Χαρά

Ο Πυρήνας του Ατόμου

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

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.

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

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 12η Πετρίδου Χαρά

Ομοτιμία Parity Parity

ΦΥΣΙΚΗ ΙΑΛΕΞΗ 4: Ο ΑΤΟΜΙΚΟΣ ΠΥΡΗΝΑΣ. ιδάσκων Ευθύµιος Τάγαρης Φυσικός, ρ Περιβαλλοντικών Επιστηµών. ρ Ευθύµιος Α. Τάγαρης

«Ταξίδι» στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Κύκλοι Μαθημάτων Σύγχρονης Φυσικής Πρασιανάκης Γιώργος Καραδημητρίου Μιχάλης

1929 Dirac: Πρώτη αναφορά στην αντιύλη ως λύση της Σχετικιστικής Δ. Εξίσωση Schrödinger, ύλη με αντίθετο φορτίο από το γνωστό.

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

Καθ. Κ. Φουντάς, Εργ. Φυσικής Υψηλών Ενεργειών, Παν. Ιωαννίνων

Transcript:

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ Ν. Γιόκαρης,, (Κ.Ν.( Παπανικόλας) & Ε. Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ,, 2016 Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις Γκλουόνια και Χρώμα Κβαντική Χρωμοδυναμική Ασυμπτωτική Ελευθερία 1 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Διαγράμματα Feynman Διαγράμματα παράστασης της διαδικασίας αλληλεπίδρασης. Ο χρόνος εξελίσσεται οριζόντια, ο χώρος κατακόρυφα. Τα βέλη δείχνουν τη φορά κίνησης των σωματίων που πλησιάζουν ή απομακρύνονται από τις κορυφές. Εισερχόμενα σωμάτια ισοδυναμούν με εξερχόμενα αντισωμάτια. s Άπειρη ταχύτητα Κινούμενο σωματίδιο Ακίνητο σωματίδιο t 2 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Διαγράμματα Feynman Γενικές Ιδιότητες Σε κάθε κορυφή διαγραμμάτων Feynman διατηρούνται: Το Φορτίο Ο Βαρυονικός Αριθμός Ο Λεπτονικός Αριθμός Η γεύση του quark διατηρείται στις παρακάτω αλληλεπιδράσεις: Ηλεκτρομαγνητικές (Χ=φωτόνιο γ) Ασθενείς μόνο όταν Χ = Ζ 0 και όχι στην περίπτωση Χ = W + ή Χ = W Ισχυρές (Χ=gluon) 3 Stathis STILIARIS, UoA 2016

ιαγράμματα Feynman Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις 4 Stathis STILIARIS, UoA 2016

ιαγράμματα Feynman Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις Για τις ισχυρές αλληλεπιδράσεις ισχύει: as a 100 a s = 2 gs 1 4π Η μορφή του δυναμικού μεταξύ δύο κουάρκ που χρησιμοποιείται συνηθέστερα είναι: V 4 3 a r s s = + kr Πειραματική μαρτυρία και για τους δύο όρους. Εγκλωβισμός των κουάρκ σε μεγάλα r! 5 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Η Ιστορία των Κουάρκς 1964 Οι Gellmann και Zweig εισήγαγαν την ιδέα των κουάρκς: σωματίδια με σπιν ½ καικλασματικάφορτίαδηλαδήτααδρόνιαδενείναι στοιχειώδη αλλά αποτελούνται από Κουάρκς: u (up) d (down) s (strange) (2/3-1/3-1/3) Υποθέτοντας την ύπαρξη τριών μόνο κουάρκς μπόρεσαν να ερμηνεύσουν τα μέχρι τότε σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις τους απλοποίηση 1965 Greenberg, Han και Nambu εξήγησαν γιατί δεν βλέπουμε τα κουάρκς : τα κουάρκς μεταφέρουν χρώμα και μόνο σωματίδια με μηδενικό χρώμα μπορούν να παρατηρηθούν νέος κβαντικός αριθμό: Χρώμα Μεσόνια αποτελούνται από ένα κουάρκς και ένα αντικουάρκς Βαρυόνια αποτελούνται από τρία κουάρκς 1969 Σε ένα πείραμα στο SLAC είχαμε τη πρώτη ένδειξη για την ύπαρξη των κουάρκς 6 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Φαινόμενο Δέσμευσης ή Εγκλωβισμού Τα κουάρκς δεν παρατηρούνται ελεύθερα Ούτε τα γκλουόνια. Κανένα σωμάτιο με «χρώμα» Αναλογία με ηλεκτρικά ουδέτερα σωμάτια 7 Stathis STILIARIS, UoA 2016

ΚΧΔ: Κουάρκς & Γκλουόνια Στην φύση παρατηρούνται μόνο άχρωμες «οντότητες». Ισχυρά αλληλεπιδρούν σωμάτια που είναι χρωματισμένα δηλ. έχουν «χρώμα»: Μεσόνια (qq) Βαρυόνια (qqq) Τα κουάρκς που συμμετέχουν στην κορυφή ισχυρής αλληλεπίδραση μπορούν να έχουν οποιαδήποτε γεύση, αλλά και τα δύο πρέπει να έχουν την ίδια: Η ΚΧΔ είναι αδιάφορη στην γεύση. (Συγκρίνετε με την ασθενή αλληλεπίδραση!) Αλλάζουν Χρώμα δεναλλάζουνγεύση! 8 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Κβαντική Χρωμοδυναμική (ΚΧΔ): Κουάρκς & Γκλουόνια Η ισχυρή αλληλεπίδραση διαδίδεται με γκλουόνια. Ισχυρά αλληλεπιδρούν σωμάτια που είναι χρωματισμένα δηλ. έχουν «χρώμα»: Τα κουάρκς Τα γκλουόνια Τα κουάρκς που συμμετέχουν στην κορυφή ισχυρής αλληλεπίδραση μπορούν να έχουν οποιαδήποτε γεύση, αλλά και τα δύο πρέπει να έχουν την ίδια: Η ΚΧΔ είναι αδιάφορη στην γεύση. (Συγκρίνετε με την ασθενή αλληλεπίδραση!) Αλλάζουν Χρώμα δεναλλάζουνγεύση! 9 Stathis STILIARIS, UoA 2016

ιαγράμματα Feynman Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις 10 Stathis STILIARIS, UoA 2016

ιαγράμματα Feynman Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις 11 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Περι Χρωμάτων 12 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Περί Χρωμάτων 13 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις Ο κβαντικός αριθμός του χρώματος 14 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Ο κβαντικός αριθμός του χρώματος Βαρυόνια: r + g + b = 111 = λευκό Μεσόνια: r + r = 111 = λευκό ( ή g + g, b + b ) Παραδείγματα: Πρωτόνιο, Νετρόνιο Μεσόνιο π: Ωμεγα: p = (u r u g d b ) n = (u r d g d b ) π + = (u r d r ) Ω - = (s r s g s b ) 15 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Ο κβαντικός αριθμός του χρώματος Οπεριορισμόςτωνquark και gluons μέσα σε αδρόνια είναι «αποτέλεσμα» της απαίτησης και των οκτώ φορτίων r, g, b να είναι ιδιοανύσματα των λ3, λ8. Μέτρηση του χρώματος (δύο φορτία!) βρίσκει τις ιδιοτιμές των πινάκων αυτών. Άχρωμοι συνδυασμοί: εκείνοι που διαθέτουν λ j χ=0 για όλα τα j. 16 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Ο κβαντικός αριθμός του χρώματος Τα βαρυόνια αποτελούνται από τρία κουάρκ, έχει μια χρωματικά μοναχική κατάσταση (color singlet state), άχρωμη, η οποία περιγράφεται από την έκφραση: 1 6 ( r g b r b g + b r g b g r + g b r g r b ) 1 2 3 1 2 3 Αντισυμμετρική ως προς την εναλλαγή δύο οποιωνδήποτε κουάρκ! Για τα μεσόνια η χρωματικά μοναχική κατάσταση είναι: 1 3 ( r r + g g + b b ) 1 2 1 2 Συμμετρική ως προς την εναλλαγή δύο οποιωνδήποτε κουάρκ! 1 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 17 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Ο κβαντικός αριθμός του χρώματος Στην ισχυρή αλληλεπίδραση πηγή των ισχυρών πεδίων είναι το φορτίο του χρώματος. Έτσι η ανταλλαγή γλουονίων μεταξύ δύο κουάρκ μπορεί να συνοδεύεται και από αλλαγή χρώματος 18 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Το χρώμα των γλουονίων Υπάρχουν 9 συνολικά συνδυασμοί χρωμάτων για τα γλουόνια: ( r, g, b) ( r, g, b ) Αλλαγή χρώματος στα κουάρκ: Υπάρχουν τρείς συνδυασμοί: (r, g),(r,b ),(g,r ), (g,b ),(b,r ),(b, g) (r,r ),(g,g),(b,b ) Από αυτούς, υπάρχουν τρείς γραμμικοί συνδυασμοί που είναι μεν «ουδέτεροι» αλλά δύο μπορούν να μεταφέρουν χρώμα 1 2 1 (rr gg ) 6 (rr + gg 2bb ) Δεν έχει χρώμα, άρα Έχει χρώμα, αλλά δεν αλλάζει το χρώμα των quarks 1 3 (rr + gg + bb ) δεν ανταλλάσσεται! ΑΡΑ: υπάρχουν 8 είδη γλουονίων 19 Stathis STILIARIS, UoA 2016

ιαγράμματα Feynman Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις 20 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Αλληλεπίδραση Γλουονίου -Γκλουονίου Τα γκλουόνια έχουν Χρώμα! Άρα αλληλεπιδρούν! Αυτό το χαρακτηριστικό οδηγεί στο φαινόμενο της Δέσμευσης! Δεν υπάρχουν πιο περίπλοκες κορυφές (λ.χ. με 5 γκλουόνια) Μπορούμε όμως να φτιάξουμε εξαιρετικά περίπλοκα «κουβάρια» γκλουονίων Αν η ισχυρή αλληλεπίδραση είναι το ισχυρή, και τα γκλουόνια αλληλεπιδρούν, τότε θα μπορούσαμε να είχαμε δέσμιες καταστάσεις με μόνο γκλουόνια? ΝΑΙ! Glueballs 21 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Εγκλωβισμός & Σωλήνες Γκλουωνίων (Flux Tubes) Η αλληλεπίδραση γκλουονίων γκλουονίων οδηγεί σε. Σωλήνες γκλουονικής ροής Την κατανόηση του «δυναμικού Cornell» 22 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Το Δυναμικό «Cornell 23 Stathis STILIARIS, UoA 2016

ιαγράμματα Feynman Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις V 4 3 a r s s = + kr 24 Stathis STILIARIS, UoA 2016

ομή του πρωτονίου (artistic view) 25 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Σωλήνες Ροής σε Αδρόνια Διάγραμμα Mercedes. 26 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Glueballs Τα γκλουόνια έχουν Χρώμα! Άρα αλληλεπιδρούν! Αυτό το χαρακτηριστικό οδηγεί στο φαινόμενο της Δέσμευσης! J PC mass 0 ++ 1730(50)(80) MeV 2 ++ 2400(25)(120) MeV 0 + 2590(40)(130) MeV Υπολογισμοί σε Πλέγμα (Lattice Gauge theory) Morningstar et al. Δεν έχουν εντοπιστεί πειραματικά! Εξαιρετικά σημαντικό ερώτημα, με κοσμολογικές επιπτώσεις. Ένα από τα «Clay Mathematics Millenium Prize Problems (Αμοιβή $1 000 000) 27 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Ο κβαντικός αριθμός του χρώματος Η ύπαρξη του χρώματος πως τεκμαίρεται? Υπάρχουν φαινόμενα στη φύση τα οποία όχι μόνο υποστηρίζουν την ύπαρξη φορτίου χρώματος αλλά περιορίζουν και τον αριθμό των χρωμάτων σε τρία: Η δομή της αδρονικής κατάστασης Δ ++ Ω - Ο χρόνος ζωής του ουδέτερου πιονίου π 0 Ο ρυθμός παραγωγής αδρονίων κατά την εξαΰλωση του ζεύγους e + e - 28 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Ύπαρξη χρώματος: αδρονική δομή Δ++ Η κυματοσυνάρτηση που περιγράφει το Δ++ (uuu) είναι της μορφής: Ψ = Ψ α (χώρος) Ψ β (spin) Ψ γ (γεύση) Ψ α = συμμετρική (πειραματικά δεδομένα, l=0) Ψ β = συμμετρική (3 ομοπαράλληλα spin) Ψ γ = συμμετρική ως προς την αντιμετάθεση δύο οποιωνδήποτε κουάρκ Ή, πιό απλά, έχουμε τρία φερμιόνια τα οποία βρίσκονται στην ίδια κατάσταση (απαγορεύεται από την αρχή του Pauli) Άρα πρέπει να υπάρχει κάποια ειδοποιός ιδιότητα. Εισάγομε το «χρώμα» καιτρίαβασικάχρώματα ΗσυνολικήΨ(που είναι αντισυμμετρική) είναι: Ψ = Ψ α (χώρος) Ψ β (spin) Ψ γ (γεύση) Ψ δ (χρώμα) 29 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Ύπαρξη χρώματος: χρόνος ζωής π 0 Το μεσόνιο π 0 διασπάται σε 2γ (π 0 γ + γ) Πειραματικός χρόνος ζωής 0,84 10-16 s Θεωρητικοί υπολογισμοί με το πρότυπο των κουάρκ (χωρίς χρώμα) 0,9 10-17 s Με την εισαγωγή του φορτίου χρώματος, οι υπολογισμοί έδειξαν ότι όσα περισσότερα χρώματα υπάρχουν, τόσο γρηγορότερα διασπάται (τετραγωνική εξάρτηση). Άρα αν υπάρχουν τρία χρώματα, τότε ο χρόνος ελαττώνεται κατά παράγοντα 3 2 = 9 Με την εισαγωγή του φορτίου του χρώματος η θεωρητική πρόβλεψη συμφωνεί με την πειραματική τιμή 30 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Ύπαρξη χρώματος: εξαύλωση e + + e - hadrons e + + e - μ + + μ - e + e - Ο ρυθμός παραγωγής αδρονίων κατά την εξαΰλωση του ζεύγους e+ e- R = σ(hadrons) = σ(μ + μ ) Q j 2 1 2 31 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Ύπαρξη χρώματος: εξαΰλωση e + e - Ρυθμός παραγωγής αδρονίων στην εξαΰλωση του ζεύγους e + e - Εcm ~ 2 GeV (u,d,s) R = 3 (4/9 + 1/9 + 1/9) = 2 Εcm ~ 5 GeV (u,d,s,c) R = 3 (4/9 + 1/9 + 1/9 + 4/9) = 3 1/3 Εcm ~ 11 GeV (u,d,s,c,b) R = 3 (4/9 + 1/9 + 1/9 + 4/9 + 1/9) = 3 2/3 32 Stathis STILIARIS, UoA 2016

Ασυμπτωτική Ελευθερία Frank Wilczek, David Gross, & David Politzer 2004 Nobel Prize Η ισχυρή αλληλεπίδραση εξασθενεί, σε μεγάλες ορμές. 33 Stathis STILIARIS, UoA 2016