1
Slabé interakce
Zachovávají leptonová čísla, nezachovávají paritu, izotopický spin, podivnost, c, b , t
Mají význam?
Nyní standardní model elektromagnetických a slabých interakcí.
2
Fermiho vazbová konstanta G
V bude
tj. mezi spiny jader
3
Přechody s l= 0 tzv, dovolené přechody, s lzv. zakázané přechody
Rozpady s ΔJ = 0 se nazývají Fermiho přechody ΔJ = 1 Gamow –Tellerovy přechodyFermiho přechody ≡
Gamow-Teller ≡
4
n ⟶ p e n + ⟶ p + e
Ale jsou možné i další kombinace
ale zachovává paritu
5
Nutno dodat pseudoskalární člen
z experimentůPříspěvek do Fermiho přechodů
Interakce typu T a A mění spin jader Příspěvek do Gamow-T přechodů
6
Diracova rovnice
Nehmotná částice
7
⦁ β rozpadyNeutrina se nedetekují ⟹ měří se úhel mezi nabitým leptonem a odraženým jádrem
Účinné průřezy preferují vektorovou a axiální vazbu
⦁ podélné polarizace leptonůVýpočty:
helicitu 1 v interakcích T a S
⦁ v rozpadech π ⟶ μ ⟶ e
Čistá V-A interakce
Pro
8
Jaderné rozpady =⟹ Rozpady částic
Rozpady pionů:
9
⦁
⦁
spor
Modifikace σ zavedením intermediálního bosonu
10
Divergentní
Řešení : neutrálního vektorového bosonu
11
Také v elektromagnetických interakcích se odstraní divergence, když přispějí3 diagramy
Leptonové rozpady :
⟶ +
⟶ ⟶ +
Podobně prorozpady na miony a τ leptony
Hadronové rozpady tj. rozpady na kvarky?
12
Semileptonové rozpady beze změny podivnosti, ΔS= 0
Např. rozpad neutronu
Neleptonové rozpady podivných částic
Selekční pravidla:
i počáteční stav f koncový stav
Důvod: transformace kvarku s (S= -1, I =0) na kvark d
Např. rozpady hyperonu Λ ⟶ Pro případ, že pion a nukleon mají celkovýIzotopický spin 1/2
13
Semileptonové rozpady podivných částic obvykle
počátečního baryonu
Rozpadové četnosti s různými hodnotami ΔSRozpad neutronu: kvarkový proud stejnou strukturu jako čistá V-A vazba,
Semileptonový rozpad hyperonu Λ , v maticovém elementu lze zaměnit index d za s
Výpočet:Po korekci na fázový prostor stejné větvící poměryaleMěření: slabé proudy s ΔS = 1 jsou potlačeny faktorem asi 20 vzhledem k ΔS = 0
n ⟶ p e d ⟶ u e
Λ ⟶ p e s ⟶ u e
Narušení univerzality?
14
Vliv fázového prostoru, β rozpad n ⟶ p e dw 𝑑𝑝𝑒
Celková pravděpodobnost integrací přes celková dostupná energie pro lept. pár tj. rozdíl hmotností mezi baryony
Λ ⟶ p e Frakce f = 8.3
𝑌1𝑛
𝐺2
Velké energie elektronu, ( korektní pro rozpad Λ )
w = = 1.3 MeV pro proton 177 MeV pro Λ
w ≡ = 1/τ , τ je celková doba života = 2.6 ⦁ s, ale pro semileptonový rozpad Γ = f ⦁ Pro neutron = 889 s, f=1
Fázový prostor
15
s za d
Označení: kvarkový proud
16
≡
Proces s produkcí nabitých W tzv. nabité proudy
17
Rozpady mezonů K ~ 63 % 21 % 6 %
21 % 12 % πμν 26 % πeν 39 % 7 ⦁
Proč?Silně potlačené
1 00 −1
)
Přechody s ΔS = 0 přechody s Δ=1Popisuje rozpad ?
18
popisuje rozpad ?
!!!!
Obecně Rotace v izotopickém prostoru
Do přibude člen
19
Celkový proud:
⟶
20
Rozpady i na páry
Rozpady pionů či kaonů, hybnost kolem 200 GeV, rozpadový tunel, absorbátor za ním komora.plněná těžkou kapalinou
neutrin. Také byly nalezeny neelastické případy
Nenelastická interakce
21
CKM matice
22
Aparatura UA1
23
Boson má pouze jednu projekci spinu
Nutná kvalitní selekce případů
proton antiproton
24
25
elektronů
Bosony W a Z byly zkoumány na urychlovačiLEP v CERNa na urychlovači Tevatron ve FNAL
26
Narušení C
Oscilace neutrálních kaonů
Dva piony
27
Tři piony: momenty hybnosti l a L
L=L=0
Fázový prostor τ( ) τ ( )
28
oscilace V čase t=0 čistý svazek o jednotkové intenzitě
V čas t v TS kaonu bude mít nestacionární stav vlnovou funkci:
29
doba života
30
Regenerace
+ p ⟶ + ΛPrahové energie
o délce
elasticky
Navíc přes produkci hyperonu větší absorpce
31
Ze svazku s podivností -1vznikne i svazek s podivností +1.
Experimentálně potvrzeno
32
Narušení CP v soustavě -
33
Obsahuje dvoupionové rozpady
Modifikace stavů -
Experiment:
Narušení CP v důsledku směšování stavů -
34
Přímé narušení CP
Příměs přechodů s ΔI = 3/2.Parametrizace příspěvků veličinou
35
Oscilace - -
Velmi maléHlavně přes výměnu kvarku t ⟶ velké
Hodně rozpadových kanálů ¿
⟶LHC experiment LHCb
36
Sjednocení elektromagnetických a slabých interakcí
Slabé interakce
Elektromagnetické interakce i
pozorované
Standardní model
37
38
Prověřování standardního modelu elektroslabých interakcí
f elektron, mion či lepton τ
Nejvhodnější je koncový stav dvou mionů
39
( urychlovač PETRA v DESY Hamburk, experiment CELLO)
C konstanty, které jsou funkcemi vektorových a axiálních vazb. konstant
40
Rozpady , q + , ν +
Celková rozpadová šířka:
Počet leptonových rodin
2 x tři barvy
Axiální a vektorové vazb. konstantykvarků či leptonů
Experimenty na urychlovači LEP , CERN
41
šířka bosonu , N ≡ počet leptonových rodin
Celková energie elektronového a pozitronového svazku
ExperimentDELPHI
výpočet
42
Oscilace neutrin
Pontecorvo
Vlastní stavy slabých interakcí
Vlastní stavy operátoru hmotnosti
Standardní model: neutrina nehmotná, proč?
Mají stejnou hybnost
43
Pravděpodobnost nalezení v původním svazku mionových neutrin
Pravděpodobnost nalezení v původním svazku mionových neutrin
44
Rozšíření na 3 neutrina : ekvivalentní j směšování kvarků, tj CKM matici
Oscilace mezi 3 generacemi neutrin závisí na parametrech 3 úhly, , Δ , Δ a fáze
45
experimenty
1. Sluneční neutrina
Neutrina z urychlovačů
46
Malý tok
1 % zale
47
Počet detekovaných interakcí/ očekávaných
Kavkaz
Gran Sasso, Itálie, 30 t Ga
+ N ⟶ + N
Detekce elektronů Čerenkovským zářením, kvůli pozadí práh na energii neutrin 3-6 GeVtj. detekována neutrina z boru. Počet detekovaných interakcí/ očekávaných
Detekovány rovněž z kosmických spršek – pozorován deficit ?
48
49
Měřil tok všech neutrin ze slunce, terč deuterium
nabité proudyNeutrální proudy
Elektrony detekovány čerenkovským zářením v deuteriu
Neutrony: detekovány záchytem na deuteriu ⟶ vznik fotonů o energii 6.15 MeV
Comptonovský rozptyl ⟶ elektrony , čerenkov. zářeníCelkový tok neutrin s energií > 5 MeV: Podle očekávání
Tok elektronových neutrin:
Poloviční proti očekávání
50
2. Reaktorová antineutrina:
experimenty KamLand, Doube Chooze, Daya Bay, RENO
Japonsko Francie Čína
Korea
Nedostupná oblast v dúsledku pozadí
51
Experiment Daya Bay Blízký a vzdálený detektor, + p ⟶ nKapalný scintilátor dopovaný gadoliniem (Gd) , úč. průřez záchytu tepelných neutronů 50 000 barnů
Změřil
52
3. Urychlovačová neutrina zdroj mionová neutrina, vzdálenost zdroj – detektor ≈ 700 km
T2K MINOS NOva OPERA ICARUS
JaponskoJ- park ⟶ Super-Kamiokande
Fermilab ⟶ Minnesota CERN ⟶ Itálie, Gran Sasso
⟶
Měření oscilací: některá neutrina musí mít hmotnost