Fysik

Partikelfysik

01. juni 2014 af Lillyn (Slettet) - Niveau: A-niveau

Jeg har en opgave i partikelfysik, hvor jeg kender det rigtige svar. Jeg har løst opgaven, og fået det rigtige svar, men der er noget argumentation, som jeg ikke helt har fået på plads. Opgaven lyder:

Man har siden 1978 fremstillet par af D0 og dens antipartikel ved at lade elektroner og positroner støde sammen med den samlede energi 3770 MeV. Ved denne energi dannes der ved sammenstødene mange partikler, der kaldes ψ(3770).

Partiklen  ψ(3770) er en exciteret tilstand af mesonen  ψ med energien 3770 MeV. Disse partikler henfalder i omtrent halvdelen af tilfældene på denne måde:

ψ(3770) ----> D+ D0's antipartikel

c) Hvor stor er farten af partiklerne D0 og dens antipartikel efter dette henfald?

Det er opgave 4 c i dette vejledende opgavesæt: http://www.emu.dk/sites/default/files/universets-byggesten-vejledende-opgaver.pdf

Jeg ved, at der skal anvendes, at der er energibevarelse samt bevarelse af bevægelsesmængde, men hvordan ved man, at D0 og D0's antipartikel har lige stor energi, og at størrelsen deres bevægelsesmængde er lige store?

Her ses min besvarelse af opgaven, løst i et cas-værktøj:

Dvs. at D0 og dens antipartikel hver har farten 4,4*107m/s.


Brugbart svar (1)

Svar #1
01. juni 2014 af Jerslev (Slettet)

#0: Hvad vejer D0 i forhold til dens antipartikel?


Svar #2
01. juni 2014 af Lillyn (Slettet)

De har samme masse. Er det derfor, at deres bevægelsesmængder er lige store?


Brugbart svar (1)

Svar #3
01. juni 2014 af Jerslev (Slettet)

#2: Jeps. Hvis du transformerer til center-of-mass systemet skal de to udgående partikler have samme bevægelsesmængde for at den samlede impuls er nul.


Svar #4
01. juni 2014 af Lillyn (Slettet)

Tusind tak for hjælpen!

Jeg har lidt bøvl med CMS, for jeg ved ikke rigtig, hvornår man skal anvende center-of-mass systemet i de forskellige opgaver. Jeg prøvede, at gøre det i denne opgave, men det bragte mig mere på vildspor. Findes der nogle specielle tilfælde / situationer, som indikererer, at man skal anvende CMS? Eller kan man altid transformerer til CMS?


Brugbart svar (1)

Svar #5
01. juni 2014 af Jerslev (Slettet)

#4: Du kan altid transformere mellem forskellige referencesystemer. Det er dels et spørgsmål om træning og et spørgsmål om fysisk intuition der afgører, hvornår det er favorabelt at gøre det.

I CMS har du den fordel, at den samlede impuls er nul. Det gør det noget nemmere at opskrive den invariante masse i CMS systemet. Invariant masse i CMS og i laboratoriesystemet skal være ens.


Svar #6
01. juni 2014 af Lillyn (Slettet)

Tusind tak for forklaring, det bragte mere klarhed over mine forvirringer mht. CMS. 

Jeg skal bare lige være sikker, i CMS er den samlede impuls er nul, fordi at de dannede partikler er i hvile, ikke?


Brugbart svar (1)

Svar #7
01. juni 2014 af Jerslev (Slettet)

#6: Nej, de er ikke nødvendigvis i hvile, men de bevæger sig i hver sin retning.


Svar #8
01. juni 2014 af Lillyn (Slettet)

Hvis de bevæger i hver sin retning, så må størrelsen af deres bevægelsesmængde være store? Men de vil være modsatrettet?


Brugbart svar (1)

Svar #9
01. juni 2014 af Jerslev (Slettet)

#8: Ja, størrelsen af bevægelsesmængden er lige store. Retningerne er modsatte, hvormed vektorsummen giver nul.


Svar #10
02. juni 2014 af Lillyn (Slettet)

Igen mange tak for hjælpen!


Skriv et svar til: Partikelfysik

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.