Отсутствие кварков в свободном состоянии. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах



Скачать 250.59 Kb.
Дата12.01.2013
Размер250.59 Kb.
ТипЛекция




ЛЕКЦИЯ 11

Содержание

  1. Отсутствие кварков в свободном состоянии.

  2. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах:

- Глубоконеупругое рассеяние электронов нуклонами;

- Струи адронов;

- Проявление цвета кварков в e+e--аннигиляции;

  1. Тяжелые кварки - c, b, t.



После формулировки кварковой модели некоторое время многие полагали, что эта модель - лишь удобный и изящный способ классификации адронов. Но возрастающее число фактов указывало на то, что кварковая модель отражала реальную ситуацию. Нет ни одного факта, противоречащего этой модели. Более того, есть опыты, которые подтверждают существование кварков. Целью данной лекции является описание некоторых из этих опытов и их результатов.

1. Отсутствие кварков в свободном состоянии

Если все адроны состоят из кварков, то естественны попытки обнаружить их в свободном состоянии. Казалось бы обнаружение кварков не такая уж сверхсложная задача. Они имеют дробный электрический заряд и его нельзя нейтрализовать никаким числом электронов или протонов. Если, например, в капле масла один кварк, ее заряд будет дробным. Опыты с капельками в начале века позволили определить заряд электрона. Опыты с подвешиванием заряда повторили после возникновения кварковой модели. Результат - отрицательный. Ограничение на концентрацию дробнозарядных частиц согласно этим опытам <10-21 кварк/нуклон.

Протоны космических лучей достигают энергий 1011 ГэВ. Можно было предположить, что они, взаимодействуя с атмосферой, могут выбивать кварки. Последние, становясь центрами конденсации водяных паров, падали бы с дождями на землю и в конце концов попадали бы в озера, моря и океаны. Этот механизм действовал бы постоянно (распасться же в связи с дробным зарядом самый легкий кварк не может) и концентрация кварков в водоемах Земли должна расти со временем. Оценки показывают, что за время существования Земли могло за счет этого механизма накопиться 105 кварков в 1 см3 воды. Если сравнить это с концентрацией протонов np=1024 см-3, то один кварк приходится на 1019 протонов. Этот предел (10-19) давно превышен числом 10-27. Это число дал точный масс-спектроскопический анализ воды. Делались попытки обнаружить кварки непосредственно в космических лучах. Получено следующее ограничение на кварковый поток из космоса <210-15 см-2 сек-1 ср-1.


Кварки искали и в метеоритах и в специфическом излучении атмосфер звезд, если бы в них были атомы, где роль ядра играет кварк, или атомы с кварком на внутренних оболочках. Все эти попытки оказались безрезультатными. Кварки не обнаруживают ни в свободном состоянии, ни в ускорительных экспериментах. Сегодня большинство специалистов склоняется к тому, что в свободном состоянии кварков нет. Говорят о пленении (конфайнменте) кварков в адронах.

На примере системы кварк-антикварк () можно пояснить процесс невылетания кварков (рис.11.1). На малых расстояниях силовые линии цветового поля выглядят также как и кулоновского поля. Когда кварк и антикварк расходятся, их цветовое взаимодействие становится сильнее. Из-за взаимодействия глюонов друг с другом силовые линии цветового поля между q и на увеличенных расстояниях сжаты в трубкообразную область. Это отлично от случая кулоновского поля, где ничто не препятствует силовым линиям расходиться. Нет взаимодействия между фотонами, которое бы их удерживало друг вблизи друга (кванты поля двигаются вдоль силовых линий). Если в цветовой трубке плотность энергии на единицу длины постоянна и равна , то потенциальная энергия взаимодействия между q и будет возрастать при их отдалении: V(r)=r, так что кварки никогда не смогут вылететь. Таков вкратце механизм удержания кварков в бесцветных адронах.



Рис. 11.1

Расходящаяся пара растягивает цветовые силовые линии до тех пор, пока возрастающая потенциальная энергия не окажется достаточной для образования новой пары . Родившиеся q и - конечные точки разорванных силовых линий, так что трубка делится на две (а при дальнейшем растяжении и на три, четыре и т.д.) более коротких трубки с меньшей полной энергией. Это похоже на то, как нельзя оторвать полюса магнита друг от друга (рис.11.2).



Рис. 11.2

В целом взаимодействие между двумя кварками описывается потенциалом типа воронки

, (11.1)

где первое слагаемое, доминирующее на малых (<0.2 фм) расстояниях, создается обменом одиночными глюонами и имеет тот же вид, что и потенциал кулоновского взаимодействия между единичными зарядами

Vкул . (11.2)

(Следует помнить, что константа взаимодействия и квадрат заряда связаны соотношением (8.5)). Второе слагаемое, доминирующее на больших расстояниях, обусловлено механизмом конфайнмента - удержания кварков в адронах и создается многоглюонным обменом. При этом из эксперимента 1 ГэВ/фм. Таким образом, для того, чтобы раздвинуть два кварка на расстояние 1 см нужна фантасти-ческая энергия 1013 ГэВ. Силы, действующие между двумя кварками на больших расстояниях, напоминают силы, создаваемые растягиваемой пружиной. Говорят о "мягкой пружине конфайнмента", имея ввиду то, что ее потенциальная энергия пропорциональна r, а не r2, как у жесткой механической пружины.

Рис. 11.3. Потенциалы сильного и кулоновского взаимодействий

(s0.3, 1 ГэВ/фм).

2. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах

- Глубоконеупругое рассеяние электронов нуклонами

Первые доказательства существования кварков в протоне были получены в 1968-1969 гг. в серии исторических экспериментов на трехкилометровом линейном ускорителе электронов SLC (Стэнфорд, Калифорния, США (табл.8.1)). В то время энергия электронного пучка этого ускорителя была 20 ГэВ. Электроны бомбардировали протоны. Электроны точечны и не участвуют в сильном взаимодействии. Они легко проникают вглубь протона, не взаимодействуя сильно, и "чувствуют" кварки за счет электромагнитных сил. В дальнейшем эксперименты были выполнены и с пучками других лептонов (,). Энергия менялась от 15 до 200 ГэВ. Отбирались только глубоконеупругие события, т.е. такие, когда большая часть энергии и импульса налетающей частицы шла на изменение внутреннего состояния нуклона (о глубоконеупругом рассеянии электрона на протоне уже говорилось в конце Лекции 10). Оказалось, что в описываемых опытах налетающие частицы рассеивались на углы много большие чем те, которые ожидались в предположении непрерывного распределения заряда внутри нуклона. Это можно объяснить лишь наличием внутри нуклона заряженных объектов, несущих значительную часть массы нуклона и имеющих размеры много меньшие размера нуклона. Эти эксперименты подобны эксперименту по рассеянию атомами -частиц на большие углы, который доказал существование атомного ядра (опыт Резерфорда). Глубоконеупругое рассеяние лептонов высоких энергий нуклонами - это как бы опыт Резерфорда третьего поколения (ко второму поколению относят неупругое рассеяние электронов с энергиями сотни МэВ атомными ядрами, демонстрирующее наличие нуклонов внутри ядра).

В опыте Резерфорда весь удар -частицы приходится в малую часть атома - ядро. В глубоконеупругом рассеянии электронов нуклоном весь удар приходится в малую часть нуклона - кварк.

Длина волны виртуального фотона, "освещающего" нуклон, определяет размер тех объектов, которые можно "увидеть" внутри него. Возможности современных ускорителей позволяют обнаружить внутри нуклона объекты размером до 10-16 см, т.е. в 103 раз более мелкие, чем сам нуклон.






Рис. 11.4

Мы в данном курсе не имеем возможности детально описывать эксперименты по глубоконеупругому рассеянию лептонов на нуклонах и продемонстрировать, как из этих экспериментов извлекаются характеристики точечноподобных объектов, обнаруженных в нуклоне. Подчеркнем лишь, что анализ этих экспериментов однозначен, т.к., например, в случае использования заряженных лептонов e и , все наблюдаемые эффекты вызваны хорошо изученным и поддающимся достаточно точному расчету электромагнитным взаимодействием. Результаты всех исследований сводятся к следующему:

1. Внутри нуклона обнаружены точечноподобные (<10-16 см) объекты - партоны, в которых сосредоточена вся масса (внутренняя энергия) нуклона.

2. Заряженные партоны имеют все характеристики кварков - их спин 1/2, а заряды либо +e, либо -e.

3. Нейтральные партоны, отождествляемые с глюонами, несут около половины внутреннего импульса (энергии) нуклона.

В целом результаты этих исследований подтверждают внутреннюю структуру нуклона, описанную в разделе 6 Лекции 10, как частицы, состоящей из трех валентных кварков, виртуальных морских кварков/антикварков и глюонов, причем доли внутреннего импульса протона распределяются среди этих типов партонов в соответствии с (10.28).
- Струи адронов

При лобовом столкновении e- и e+, имеющих одинаковые энергии, рождается виртуальный фотон в состоянии покоя. Если энергия столкновения велика, этот фотон затем может превратиться в пару кварк-антикварк (). В силу закона сохранения импульса q и должны лететь в противоположных направлениях от точки рождения, растягивая "мягкую пружину конфайнмента". Когда -пара расходится на расстояние 1 фм, натяжение этой пружины становится столь сильным, что она лопается, образуя новые -пары (рис.11.2). При энергиях столкновения e- и e+, доступных современным ускорителям, пружина конфайнмента лопается многократно и рождаются десятки новых -пар, двигающихся в направлениях вылета первичного кварка и антикварка. Таким образом, возникают кварк-антикварковые струи, двигающиеся в противоположных направлениях. Однако кварки (антикварки) в изолированном состоянии не могут далеко уйти из области размером 1 фм и тем более быть зарегистрированы детекторами. Они объединяются в адроны (главным образом в мезоны, кварковый состав которых ). При этом происходит "обесцвечивание" кварков и компенсация их дробных зарядов. Струи цветных и дробнозарядных кварков-антикварков превращаются в струи белых адронов с целочисленными зарядами (рис.11.5).

Процесс генерации адронных струй допускает и более "классическое" описание. Когда первичная -пара расходится на расстояние 1 фм, цветовое взаимодействие становится столь большим, что оно резко тормозит кварк и антикварк. Замедляющиеся q и испускают адроны (главным образом кванты ядерного взаимодействия -мезоны) аналогично тому, как тормозящийся в кулоновском поле электрический заряд испускает кванты электромагнитного поля фотоны (тормозное излучение).





Рис. 11.5

Диаграмма образования адронных струй выглядит следующим образом (рис. 11.6):



Рис. 11.6

Струи адронов были предсказаны как проявление их кварковой структуры и впервые наблюдались в 1975 г. на e-e+-коллайдере SPEAR (Стэнфорд, США) с суммарной энергией сталкивающихся частиц 7 ГэВ. На рис.11.7 приведен пример двухструйного события, наблюдавшегося в 1980 г. на e-e+-кол-лайдере PETRA (DESY, Гамбург) с энергиями пучков 22.5+22.5 ГэВ. В дальнейшем струи наблюдались во многих процессах, не только в e-e+, но также в глубоконеупругом рассеянии электронов, мюонов и нейтрино на нуклоне и рассеянии мезонов на нуклоне.

Анализ адронных струй подтвердил их кварковую природу. Более того, оказалось, что струи "запоминают" информацию о родительском кварке - его заряде, аромате и спине. Так, вероятность образования струи в e-e+-аннигиляци зависит от угла между осью струи и осью пучка именно так, как и должно быть при рождении частицы и античастицы со спинами 1/2.






Рис. 11.7.

Реконструированное двух-струйное событие (детек-тор TASSO, ускоритель PETRA, Гамбург, 1980 г.).

e- и e+ летят перпендикулярно плоскости листа и сталкива-ются в центре круга.


Весьма показательными оказались измерения зарядов адронных струй. Поскольку адроны имеют целочисленные заряды, то суммарные заряды адронных струй также целочисленны. Однако, если повторять один и тот же опыт по рождению струй много раз и определять средний по событиям суммарный электрический заряд струи, то он оказывается дробным и величина его именно такая, какая и должна быть у кварков. Наиболее удобным для таких исследований является глубоконеупругое столкновение нейтрино (антинейтрино) с нуклоном - N и N. В таких процессах переносчик слабого взаимодействия заряженный W+(или W-)-бозон может поглотиться лишь кварком d (или u) внутри нуклона, превратившись в кварк u (d), который, вылетая из нуклона, дает начало струе адронов. Рассмотрим это подробнее. Как известно заряженный -мезон распадается по схеме +++, -+-. Возьмем --мезон. Диаграмма его распада показана на рис.9.4 (Лекция 9). С учетом кварковой структуры - процесс выглядит так
d + + -. (11.3)

Перенесем антинейтрино в левую часть (11.3), заменив его на нейтрино, а кварк - в правую часть, заменив на кварк u. Это отвечает повороту соответствующих лучей на диаграммах, превращающему античастицу в частицу (рис.8.7, Лекция 8).

Получаем

+ d - + u. (11.4)

Соответствующая диаграмма с учетом того, что кварк d входит в состав нуклона (например, протона) мишени, показана на рис.11.8.


Рис. 11.8

Аналогично можно получить, что будет "выбирать" в нуклоне кварк u и взаимодействовать с ним по схеме
+ u + + d. (11.5)

Конечный кварк (u - в реакции (11.4) или d - в реакции (11.5)), получив в глубоконеупругом столкновении основную часть энергии (), приобретает большую скорость и вылетает из нуклона в переднюю полусферу (в СЦИ). Этот кварк называют "лидирующим". Оставшиеся два кварка (кварки-наблюдатели) - медленные и летят в заднюю полусферу. Между лидирующим кварком и кварками-наблюдателями натягивается, а затем рвется "пружина конфайнмента", что приводит к возникновению двух струй адронов, двигающихся в СЦИ в противоположных направлениях.

Струя в передней полусфере несет информацию об аромате (заряде) лидирующего кварка. Если поставить опыт так, чтобы с определением зарядов адронов в струе в передней полусфере одновременно идентифицировать заряд мюона, то мы будем знать, к какому из двух процессов - (11.4) или (11.5) - относится конкретное измерение. Усредняя многие измерения, можно проверить "помнит" ли струя адронов аромат (заряд) лидирующего кварка. Приведем данные одного из измерений, выполненных в 1979 г. на нейтринном (антинейтринном) пучке с энергией 100-200 ГэВ от протонного ускорителя TEVATRON (Fermilab, США) с помощью пузырьковой камеры диаметром 4.5 м, наполненной жидкой водородно-неоновой смесью и помещенной в сильное магнитное поле (3 Тл). Камера использовалась совместно с внешним мюонным идентификатором. Оказалось, что средние (по событиям) заряды адронных струй, образующихся в передней полусфере под действием пучка нейтрино (антинейтрино), следующие (в единицах элементарного заряда)
e(N)=0.650.12; e(N)=-0.330.09, (11.6)

что убедительно согласуется с величинами +2/3 и -1/3 для u и d-кварков.




Рис. 11.9


В процессах e+e--аннигиляции, помимо двухструйных событий, наблюдают и трехструйные (первое наблюдение относится к 1979 г. - PETRA, DESY, Гамбург). Третью струю (с наименьшей энергией) генерирует "жесткий" глюон, излучаемый одним из кварков. Этот глюон может уносить до половины энергии кварка и двигаться под большим углом к нему, рождая отдельную адронную струю (рис.11.9).

Изучение характеристик третьей (наименее энергичной струи) согласуется с представлениями о том, что она рождена глюоном. В частности электрический заряд, распределение по углам движения этой струи относительно двух других (кварковых) такие, какие должны быть для частицы с нулевым зарядом и со спином 1 (именно такой спин приписывают глюону). Пример трехструйного события приведен на рис.11.10.






Рис. 11.10.

Реконструированное трех-струйное событие (детектор JADE, ускоритель PETRA, Гам-бург, 1980 г.). Треки частиц показаны в плоскости, перпен-дикулярной оси сталкивающихся пучков e- и e+ (центр круга).


- Проявление цвета кварков в e-e+-аннигиляции

Наиболее убедительное подтверждение "окрашенности" кварков получено в e-e+-аннигиляции при высоких энергиях. Изучались и сравнивались процессы двух типов
e-e+ -+, (11.7)

e-e+ адроны.

Оба процесса идут за счет электромагнитных сил (вкладом слабых сил можно пренебречь), причем для второго процесса диаграмма приведена на рис.11.5. Адронным струям предшествует появление пары . Таким образом, основные (двухузловые) диаграммы обоих процессов выглядят так, как показано на рис.11.11 (индекс i отвечает определенному типу кварка).




Рис. 11.11

Для амплитуд сравниваемых процессов имеем: , и отношение сечений этих процессов

. (11.8)

С учетом всех возможных типов кварков, которые могут участвовать в адронном канале, для отношения сечений рождения адронов и мюон-антимюонных пар получаем

. (11.9)

Величина определяется набором кварков разного типа, участвующих в процессе. Если кварки бесцветны, то они различаются лишь по аромату. Наличие цвета утраивает количество типов кварков и соответственно утраивает значение суммы квадратов их зарядов.

Рассмотрим область энергий , при которых могут рождаться лишь пары , и . Порог рождения мезона с кварковым составом около 1 ГэВ (самый легкий мезон такого типа с массой 1019 МэВ/c2). В то же время порог рождения мезона с кварковым составом около 3 ГэВ. Таким образом, в области энергий e-e+-столкновений 1-3 ГэВ будут рождаться лишь кварковые пары , и . Если кварки бесцветны, то - это сумма по ароматам и

R(flavor) = (Zd)2 + (Zu)2 + (Zs)2 = . (11.10)

Если же кварки цветные, то - это сумма по ароматам и цветам, и, т.к. цвет не зависит от аромата, то значение R утраивается

R(flavor+color) = 3[(Zd)2 + (Zu)2 + (Zs)2] = 2. (11.11)

Эксперимент (рис.11.12) дает в интервале энергий 1.5-2.5 ГэВ значение Rэксп=2.00.2, что однозначно свидетельствует в пользу гипотезы цветных кварков.

Рассмотрим ситуацию при более высоких энергиях. Порог рождения -мезона (-ипсилон) равен 9.46 ГэВ, поэтому в области энергий e-e+-столкновений 3.1-9.5 ГэВ возможно рождение кварковых пар , , и , что дает
R(3.0-9.5 ГэВ) = 3[(Zd)2 + (Zu)2 + (Zs)2 + (Zc)2] =

= . (11.12)

При еще больших энергиях (9.5-350 ГэВ) нужно учесть возможность рождения -пары и для R имеем

R(9.5-350 ГэВ) = 3[(Zd)2 + (Zu)2 + (Zs)2 + (Zc)2 + (Zb)2] = (11.13)

по сравнению со значением 11/9, предсказываемым концепцией бесцветных кварков. Экспериментальные данные для области энергий 10-40 ГэВ представлены на рис. 11.12 и, также как и при более низких энергиях (1.5-2.5), полностью подтверждают наличие у кварков цвета.

Величина R должна сохраняться равной 11/3 вплоть до энергии 350 ГэВ, когда становится возможным рождение пары . После этого R должно возрасти до 5 и при дальнейшем увеличении энергии оставаться неизменной.

Рис. 11.12. Отношение R сечения e+e-адроны к сечению e+e- +-.

3. Тяжелые кварки - c, b, t

Годом открытия c-кварка является 1974-й, когда впервые наблюдали связанное состояние . Этим состоянием является мезон J/, обнаруженный одновременно в двух экспериментах - в e-e+-соударениях в лаборатории SLAC (Стэнфорд, США) на e-e+-коллайдере SPEAR и на ускорителе AGS (Брукхэйвен, США) в соу-дарениях протонов с энергией 28 ГэВ с бериллиевой мишенью. Ли-дерам соответствующих экспериментальных групп - Рихтеру и Тин-гу - в 1976 г. за это открытие присуждена Нобелевская премия (дво-йное название новой частицы J/ (джи-пси) - следствие того, что группа Рихтера присвоила ей символ , а группа Тинга - символ J).

На рис.11.13 показаны результаты группы Рихтера по наблюдению J/-мезона. Этот мезон наблюдается в виде острого резонанса с массой около 3.1 ГэВ/c2. Наблюдаемая ширина резонанса определяется экспериментальным разрешением по массе. Истинная ширина J/ гораздо меньше и по последним данным (1998 г.) составляет 875 кэВ. Помимо J/ наблюдается серия мезонных резонансов, отвечающих связанной -системе, получившей название чармония (более общее название систем - кварконий). Таким образом, различные типы -мезонов это различные состояния чармония.

Рис. 11.13.

В 1977 г. в Fermilab (США) в соударениях протонов с энергией 400 ГэВ с ядрами были обнаружены связанные состояния системы в области энергий 9-11 ГэВ. Позже в e-e+-столкновениях со значительно лучшим энергетическим разрешением были уточнены характеристики обнаруженных резонансов, а также найдены новые состояния -системы, получившей названия боттомония. Обнаружение боттомония означало открытие пятого кварка - bottom. Также как и в случае чармония, каждое состояние (уровень) боттомония, наблюдающееся в виде узкого резонанса (рис.11.14), это отдельный мезон с кварковой структурой . Сравнение схем уровней чармония (), боттомония () и позитрония (e-e+) выявляет большое сходство между ними (если отвлечься от масштаба энергий) и показывает, что эти водородоподобные системы могут быть описаны на единой основе как связанные состояния пар фермион-антифермион. При этом хорошее воспроизведение спектра кваркония дает использование потенциала типа воронки (рис.11.3).

Самое нижнее состояние боттомония с массой 9.46 ГэВ получило название ипсилон (). По этой причине боттомоний иногда называют ипсилон-системой.



Рис. 11.14

Уровни чармония и боттомония, классифицируют также, как уровни позитрония, используя обозначения атомной спектроско-пии. В настоящее время найдено 10 уровней чармония и 12 уровней боттомония. Все они отвечают состояниям системы с относительными орбитальными моментами L=0 (S-состояние) или 1 (P-состояние). В табл.11.1 даны характеристики упомянутых в тексте и на рисунках состояний чармония и боттомония.

Обращает на себя внимание малая ширина распада приведенных в табл.11.1 частиц, соответствующая времени жизни 10-20 сек, характерному для быстрых электромагнитных распадов. Это объясняется тем, что распад систем и через промежуточную аннигиляцию в глюоны сильно подавлен, т.к. из-за точечности кварков требует их сближения до малых расстояний, при которых цветовое взаимодействие между ними резко ослабевает (асимптотическая свобода). По этой причине такой тип распада, хотя и остается главным для приведенных в табл.11.1 частиц (70% для J/), становится сравнимым с электромагнитными распадами, идущими через промежуточную аннигиляцию и в фотон (30% для J/).

Таблица 11.1

Некоторые состояния чармония и боттомония










система

чармоний ()

боттомоний ()

обозначение в тексте

и на рисунках


J/ или












обозначение в

таблицах частиц


J/ (1S)


(2S)


(1S)


(2S)


(3S)

спектроскопическая

характеристика


3S1


3S1


3S1


3S1


3S1

масса (mc2), МэВ

3097

3686

9460

10023

10355

ширина распада

, кэВ


87


277


53


44


26


Последний, шестой и самый тяжелый кварк top был открыт в 1995 г. в Fermilab на -коллайдере TEVATRON в экспериментах, которые параллельно выполняли две коллаборации CDF и D. В состав последней входили физики Московского университета.

Осуществлялся поиск -пар, рождавшихся в -столкно-вениях. В 90% случаев такие пары возникают в процессах , где q и - кварк и антикварк одного аромата, входящие в состав сталкивающихся протона и антипротона (рис. 11.15).





Рис. 11.15

Топ-кварк распадается очень быстро (в покоящемся состоянии за время 10-25 сек) и пара не успевает образовать связанного состояния - топония (время жизни t-кварка значительно меньше времени оборота t вокруг ). Топ-кварк распадается на квант слабого поля W и b-кварк

tW++b, . (11.14)

Кварки b и превращаются в струи адронов, а W столь же быстро как и t-кварк распадается либо на пару заряженный лептон-нейтрино, либо на пару кварк-антикварк разного аромата, например,

W--+, W+ u+. (11.15)

Пробег t-кварка (также, как и W) до распада слишком мал (1 фм), чтобы его можно было зафиксировать в виде трека. Кварки b, , u и также не видны и, пролетев расстояние не более 1 фм, превращаются в струи адронов. Таким образом, t-кварк "вырывается" из невидимой зоны в форме адронных струй и лептонов. В рассматриваемом варианте рождения t-кварка, представленном на рис. 11.16, его следом являются 4 адронные струи, мюон и мюонное антинейтрино.




Рис. 11.16
Сложная детекторная система общим весом 5000 тонн с центральной трековой камерой в магнитном поле записывает траекторию каждой конечной заряженной частицы, определяет ее заряд и энергию. Нейтрино не оставляет трека и о его присутствии судят по недостающей энергии, поскольку полная энергия -столкновения известна.

Вероятность рождения t-кварка в столкновении p и с энергиями около 1 ТэВ (1000 ГэВ) 10-9-10-10 и потребовалось несколько месяцев непрерывной работы, чтобы убедиться в устойчивом наблюдении t-кварка и определить его массу mtc2 и ширину распада t:

mtc2 = 174 5 ГэВ; t = 2 ГэВ.

Как уже отмечалось время жизни топ-кварка 310-25 сек слишком мало, чтобы он мог входить в состав связанных систем кварков (мезонов и барионов), поэтому адронов с квантовыми числами Top не существует. В заключение приведем табл.11.2 тяжелых кварков с указанием года их открытия, массы, времени жизни и основного канала распада.

Таблица 11.2

Тяжелые кварки










время жизни




кварк

год

открытия

масса mc2, ГэВ

, сек

основной

канал распада

c

1974

1.1-1.4

10-12

W+s

b

1977

4.1-4.4

10-12

W-c

t

1995

1745

10-25

W+b

Похожие:

Отсутствие кварков в свободном состоянии. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах iconНовая теория кварков
Я предлагаю новую теорию кварков, которая похожа на теорию Гелл-Манна и Цвейга, но в то же время лишена её недостатков. Например,...
Отсутствие кварков в свободном состоянии. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах iconОбъявляет о проведении выборов на научную должность
Старший научный сотрудник Группы №1 «Исследований гиперядер» Сектора №2 «Физики странных кварков» Научно-экспериментального отдела...
Отсутствие кварков в свободном состоянии. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах iconКва́рк — фундаментальная частица в Стандартной модели, обладающая электрическим зарядом, кратным e/3, и не наблюдающаяся в свободном состоянии. Из кварков состоят адроны
Коллайдер построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований, на границе Швейцарии и Франции, недалеко...
Отсутствие кварков в свободном состоянии. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах iconСписок научных трудов. 1965 2006 1965 Некоторые эффекты в модели кварков / Соавт.: Струминский Б. В., Тавхелидзе А. Н. Дубна, 1965. С. 1-10
Некоторые эффекты в модели кварков / Соавт.: Струминский Б. В., Тавхелидзе А. Н. – Дубна, 1965. – С. 1-10. – Препринт оияи 2442
Отсутствие кварков в свободном состоянии. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах iconБольшой Адронный коллайдер
«адронным» — потому что он ускоряет протоны и тяжелые ядра, которые являются адронами (то есть частицами, состоящими из кварков),...
Отсутствие кварков в свободном состоянии. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах iconКраткие сведения о наиболее значимых
В рамках полужесткого подхода в кхд достигнуто согласованное описание процессов рождения с- и b- кварков на коллайдерах hera, Tevatron...
Отсутствие кварков в свободном состоянии. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах iconП. Н. Пахлов ведущий специалист в области физики элементарных частиц, автор более 300 научных публикаций в реферируемых журналах, посвященных исследованиям тяжелых кварков и лептонов и методике эксперимента
П. Н. Пахлов – ведущий специалист в области физики элементарных частиц, автор более 300 научных публикаций в реферируемых журналах,...
Отсутствие кварков в свободном состоянии. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах iconКварки это энергетические уровни внутри элементарных частиц
Каждая элементарная частица состоит из шести кварков или энергетических уровней. Это вытекает из гипотезы об аналогии между фотоном...
Отсутствие кварков в свободном состоянии. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах iconПрограмма по курсу: теория фундаментальных взаимодействий по направлению
Фундаментальные взаимодействия: общая картина и нерешённые вопросы. Естественная система единиц, метрика, 4 типа взаимодействий,...
Отсутствие кварков в свободном состоянии. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах iconРезюме статьи
Человек ищет его единый смысловой стержень. Физика как наука отыскивает единое фундаментальное физическое взаимодействие, которое...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org