Partikelfysik

I første opgave skal du gøre således for at bestemme mesonernes fart i procent af lysets fart:

b) Først skal du beregne partiklens levetid - set fra dens eget perspektiv. Dernæst skal du anvende formlen for tidsforlængelse, hvor partiklens levetid - set fra dens eget perspektiv multipliceret med gammafaktoren, vil resultere i partiklens levetid set fra Jorden :)

Jeg er ked af det langsomme svar. Altså du har i hvert fald løst 4a korrekt :) Men du må godt lyde mere selvsikker, for du kan jo godt! ;) Med andre ord:

Du vil anvende, at den invariante masse før og efter er den samme før og efter reaktionen finder sted. Du ved, at de to partikler bliver dannet i en collider, så bevægelsesmængden for elektronen og prositronen har en værdi på 0, da de er modsatrettede og derfor annihilerer hinanden. Du vil derfor ved at løse E=mc^2 efter reaktionen bestemme summen af energien før reaktionen, da bevægelsesmængdesledet ingen betydning har efter argumentationen for oven :) Skal nok lige prøve at kigge på de andre opgaver, men vil ikke love noget! :)

Forord: Nu er jeg altså også rimelig ny til partikelfysik, så mine ord er ikke lige så tillidsfyldte som lektieguruernes :)

4b) Jeg ved, at hvis en ladet partikel bevæger sig vinkelet på magnetfeltlinjerne i et homogent magnetfelt, vil den foretage en jævn cirkelbevægelse. Jeg kan derfor tillade mig at anvende højrehåndsreglen, hvor langefingeren peger ind mod pairet, og tommelfingeren meget imod cirklens centrum (de to røde streger buger sydvest). Pegefingeren symboliserer v*q, og dermed vil 1 være K^+ og 2 være \pi^-. Håber det giver mening :)

- Jeg forstår ikke, skal jeg løse hele opgaven for dig? Er forvirret :D

Okay.

4c) Du skal argumentere for, hvorfor reaktionen finder sted. Du skal vide, at en reaktion altid har ladningsbevarelse, baryonbevarelse og leptonbevarelse(hint!), så dem skal du lige tjekke igennem og forhåbentlig finde ud af, hvilken partikel der er tale om. For at finde ud af, hvilken vekselvirkning der er tale om, skal du kunne de forskellige guidelines til de forskellige vekselsvirkninger:

Elektromagnetiske processer kan bl.a. genkendes på at der indgår fotoner.

Svage processer kan enten genkendes på, at der indgår neutrinoer eller er brud på flavour (kvarktype).

Stærke processer kan genkendes ved, at der dannes kvark-antikvark par eller der sker annihiliation. Annihilation er når kvark-antikvark par bliver til energi eller omvendt. Gluonen er den kraftbærende partikel (der findes 8 af dem). Den virker mellem farveladninger. 

Jeg indrømmer at jeg selv er i tvivl om denne opgave, så tag den ikke som et facit!! Faktisk er jeg næsten sikker på, at den er forkert, for min lommeregner kan ikke regne det ud.. Det er alt for langt og kompliceret - total uretfærdig opgave at få til eksamen, hvis det stod til mig. Men du kan prøve at læse min gennemgang og se, hvad jeg mon gør forkert?

4d) Du anvender igen, at den invariante masse før og efter reaktionen skal være bevaret. Du ved, at den dannede partikel ligger stille (men hov, hvordan ved man det?). Det ved man ved et fordi, at den samlede energi for elektronen og positronen har en værdi på 3770 MeV, og det er også den energi, som den dannede partikel har (Der er altså ikke gået energi til at få partikel i bevægelse!). Da den dannede partikel ligger stille, har den ingen bevægelsesmængde, så dens invariante masse er blot på 3770 MeV. Du opstiller nu den invariante masse for de to andre partikler, hvor både deres energier samt bevægelsesmængder er ubekendte. (og nu laver jeg måske lort i den). Energierne erstatter du med dette:

og bevægelsesmængderne med dette:

hvor gammafaktoren udtrykkes vha. formlen:

Den eneste ubekendte skulle nu gerne være hastigheden v.... Har lige selv prøvet at løse den og mit CAS-værktøj giver op :(

Jeg vedlægger lige en fil af, hvor langt jeg nåede i tilfælde af, at en lektieguru eller en anden smart person skulle komme forbi :)

Jeg kan se, at reaktionen foregår ved den svage vekselvirkning. For at der er tale om bevarelse af baryoner, skal den dannede partikel ikke være en baryon, da baryontallet er 0 på venstre side, skal det også være 0 på højre side af reaktionen. For, der er er ladningsbevarelse, skal partiklen være neutral, da D mesonen har ladningen 0, og på højre side er ladningen af K mesonen -1 og ladningen af positronen er +1, dvs. den samlede ladning er 0. Har positronen leptontaller -1? Hvis den har det skal partiklen have leptontallet +1, for at den er bevaret.

Jeg er ked af mit sene svar, jeg skulle lige passe min lillebror.

Hvordan kan du se, at reaktionen foregår ved den svage vekselvirkning før du har fundet ud af, hvilken partikel der er tale om?

Hov, jeg sidder på min søsters pc, jeg glemte, at logge af hendes bruger, jeg er mimok. Jeg skifter bruger nu.

For det første sker der en ændring af flavour, for D mesonen består af en c og anti u, hvorimod K mesonen består af u anti s, men D mesonen har en middellevetid af størrelsesordnen 10^-13, dvs. at det er den svage vekselvirkning.

Okay det var da godt nok en snørklet proces :)!! Du ved at leptontallet skal være bevaret. Prositrion=-1. Den ukendte partikel kan ikke være en elektron pga. brud på ladningsbevarelsen, og den kan heller ikke være en anti-neutrino, da leptrontallet så ikke vil være bevaret. Den ukendte partkel er altså en neutrino, og dermed kan konkluderes, at det er den svage vekselvirkning, som finder sted. (netop fordi der indgår en neutrino!) :)

Det var skam så lidt :) !

Jo. Leptontallet skal være bevaret indenfor hver familie. Myon- og Tauneutrinoerne hører til i hhv. 2. og 3. familie, og har derfor ingen betydning i dette tilfælde :)