Home >Documents >Numere cuantice asociate particulelor elementare

Numere cuantice asociate particulelor elementare

Date post:28-Jan-2017
Category:
View:230 times
Download:5 times
Share this document with a friend
Transcript:
  • Numere cuantice asociate particulelor elementare

    Numerele cuantice descriu valori ale cantitilor

    conservative n dinamica unui sistem cuantic.

    La momentul actual: 10 numere cuantice

    asociate noiunii de arom (flavour) corelate cu

    simetria global i 2 combinaii ale acestora.

    Numere cuantice n fizica particulelor

    Numere cuantice pure Combinaii:

    Numrul Barionic (Baryon number): B

    Numrul Leptonic (Lepton number): L

    Stranietatea (Strangeness): S

    Farmecul (Charm): C

    Bottomness: B

    Topness: T

    Izospinul (Isospin): I or I3Izospinul slab (Weak isospin): T or T3Sarcina electric (Electric charge): Q

    Sarcina X (X-charge): X

    Hipersarcina (Hypercharge): Y

    Y = (B + S + C + B + T)

    Y = 2 (Q I3)

    Hipersarcina slab

    (Weak hypercharge): YWYW = 2 (Q T3)

    X + 2YW = 5 (B L)

  • Numrul Barionic (Baryon number): B

    Barionii sunt compui din 3 quarci/antiquarci, astfel c numrul

    barionic este definit ca:

    3

    NNB

    qq

    antiquarcideranumN

    quarcideranumN

    q

    q

    Prin combinarea a 3 quarci ntr-un barion rezult un numr

    barionic B=+1

    Prin combinarea a 3 antiquarci ntr-un barion rezult un numr

    barionic B= -1

    Numrul barionic caracterizeaz i mezonii; prin combinarea unui

    quarc cu un antiquarc, rezult un mezon cu numrul barionic B=0

    Quarcii au numrul barionic B=+1/3

    Antiquarcii au numrul barionic B= - 1/3

    Particulele care nu sunt compuse din quarci sau antiquarci

    (leptonii, fotonii, bosonii W i Z0) , au numrul barionic B=0

  • 111111B

    ppnpnp

    Exemple :

    se conserv

    00111B

    pnp

    Numrul barionic se conserv aproape n toate interaciunile :

    nu se conserv

  • Numrul Leptonic (Lepton number): L

    n fizica particulelor, numrul lepton L este definit de numrul de

    leptoni minus numrul de antileptoni.

    nnL

    toi leptonii au numrul leptonic L=+1, antileptonii L=-1, alte particule L=0.

    Numrul Leptonic (uneori numit sarcin leptonic) este un numr cuantic

    aditiv, ceea ce nseamn c suma lui este pstrat n toate interaciunile.

    Din familia numerelor leptonice fac parte:

    Le - numrul Leptonic electronic pentru electron i neutrinul electronic

    L - numrul Leptonic muonic pentru miuon i neutrino muonic

    L - numrul Leptonic tauonic pentru tauon i neutrino tauonic;

    Cu aceleai atribuiri ca i pentru numrul leptonic: +1 pentru particule,

    -1 pentru antiparticule i 0 pentru alte familii de leptoni sau particule.

  • n modelul standard, numrul leptonic se conserv:

    De exemplu, n dezintegrarea beta

    De obicei , numrul leptonic se conserv i n fiecare familie de leptoni:

    De exemplu, n dezintegrarea miuonului cu condiia ca neutrinii s

    aib mas diferit de zero :

    n unele dezintegrri rare ale miuonului, apar neconservri:

    L = Le + L + L

  • Stranietatea (Strangeness): S

    Stranietatea S este o proprietate a particulelor, exprimat ca numr cuantic , pentru

    a descrie dezintegrarea unei particule prin interaciuni tari i electromagnetice, care

    apar ntr-o perioad scurt de timp.

    Stranietatea unei particule este definit ca diferena dintre numrul de quarci

    strange (NS) i numrul de quarci antistrange (N) luat cu semn negativ :

    )NN(SSS

    Stranietatea unei particule este S=-1 iar a unei antiparticule S=+1.

    Consecin: prezena unui quarc strange confer particulei numrul cuantic de stranietate S=-1

    Celelalte particule care nu conin quarci strange au stranietatea S=0

    Conceptul a fost introdus de Murray Gell-Mann i Nishijima Kazuhiko pentru a explica

    faptul c anumite particule (kaonii sau anumiti hyperons), au fost create n ciocniri de

    particule la energie joas, se dezintegreaza mult mai lent dect se preconiza pentru

    masele i seciunile lor mari. Pentru astfel de perechi a fost postulat faptul c o mrime

    nou se conserv n timpul crerii lor, dar nu se conserv n dezintegrarea lor.

  • Stranietatea se conserv n interaciunile tari i electromagnetice

    dar nu i n interaciunea slab !!!!!

  • Farmecul (Charm): C

    Farmecul C este o proprietate a particulelor, exprimat ca numr cuantic, pentru a

    descrie dezintegrarea unei particule prin interaciuni tari i electromagnetice care

    apar ntr-o perioad scurt de timp.

    Farmecul unei particule este definit ca diferena dintre numrul de quarci charm

    (Nc) i numrul de quarci anticharm (N) luat cu semn negativ :

    )NN(Ccc

    Numarul de farmec unei particule este C=-1 iar a unei antiparticule C=+1.

    Consecin: prezena unui quarc charm confer particulei numrul cuantic de farmec C=-1

    Numarul cuantic de farmec se conserv n interaciunile tari i

    electromagnetice dar nu si in cele slabe

    mezonii D (un quarc c i unul u sau d):

    )sc(Dulaantipartic)sc(D

    )uc(Dulaantipartic)uc(D

    )dc(Dulaantipartic)dc(D

    SS

    0

    barioni c (un quarc u unul d i c):

    Mezonul J/ (c) - charmonium

    Hadroni Charm:

  • Bottomness: B

    Numarul cuantic Bottom al unei particule este definit ca diferena dintre

    numrul de quarci bottom (Nb) i numrul de quarci antibottom (Nb) luat

    cu semn negativ :

    Acest numr cuantic este asociat quarcului bottom din a treia generaie.

    )NN('Bbb

    Particulele care conin quarci bottom au B=+1, cele care conin quarci

    anti-bottom au B=-1 iar celelalte care nu conin quarci bottom sau

    antibottom au B=0

    Hadroni care conin quarci bottom :

    mezonii B (un quarc b i unul u sau d):

    )bs(Bulaantipartic)bs(B

    )bd(Bulaantipartic)bd(B

    )ub(Bulaantipartic)ub(B

    0

    S0S

    00

    barionii +b (uub), -b (bdd), :

    Mezonul Y (bb) - upsilonium

    Numrul cuantic de bottom se conserv n interaciunile tari i

    electromagnetice dar nu i in cele slabe

  • Topness: T

    Topness ( sau truth)- este asociat quarcului top din a treia generaie.

    Acest quarc interacioneaz n principal prin interaciuni tari ns se

    dezintegreaz prin interaciuni slabe, aproape exclusiv prin bosoni W i

    quarci bottom

    Numrul cuantic Topness al unei particule este definit ca diferena dintre

    numrul de quarci top (Nt) i numrul de quarci anti-top (Nt)

    )NN(Ttt

    Prin convenie quarcii top au T=+1, iar quarcii anti-top au T=-1. Particulele

    care nu conin quarci top sau antitop au T=0

    Numrul cuantic de Topness se conserv n interaciunile tari i

    electromagnetice dar nu i n cele slabe

    tW++b

  • n fizica particulelor i mecanica cuantic , spinul este o caracteristic

    (proprietate) fundamental a particulelor elementare, particulelor compozite

    ( hadroni ) i a nucleelor atomice .Toate particulele elementare dintr-un

    anumit tip au acelai numr cuantic de spin, care caracterizeaza starea

    cuantic .

    Momentul cinetic de spin J a oricrui

    sistem fizic este cuantificat;

    valorile permise:

    )1J(JJ

    Momentul cinetic de spin: J

    J este un numr ntreg sau semintreg (0, 1/2, 1, 3/2, 2, etc.), denumit

    numarul cuantic de spin

    spin semintreg statistica Fermi-Dirac (fermioni) spin ntreg statistica Bose-Einstein (bosoni)

    http://knol.google.com/k/-/-/35vsnxisjn2mw/2gn0rl/spin-physics-w.jpghttp://knol.google.com/k/-/-/35vsnxisjn2mw/2gn0rl/spin-physics-w.jpg

  • Izospinul (Isospin): I sau I3

    Izospinul este un concept corelat cu o simetrie continu, care a fost

    propus de Heisenberg s explice faptul c in interaciunea tare nu face

    distincie ntre neutroni i protoni (independena de sarcin).

    La nivel de structur fundamental nucleonii sunt constituii din quarci;

    p(uud), n(udd) quarcul u are izospinul I3=+1/2

    quarcul d are izospinul I3=-1/2

    Toti ceilali quarci au spinul nul (I3=0) !!!!

    n funcie de numrul de quarci up i down, se poate defini izospinul:

    n fiind numrul de

    quarci/antiquarci up i down. )nn()nn(

    2

    1I

    dduu3

    ntruct protonii i neutronii sunt n acceiai stare energetic cu spinii paraleli, fiind

    fermioni se supun principiului de excluziune i deci trebuie s aib o mrime

    cuantic diferit izospinul. Aadar, acetia constituie un dublet cu izospinul 1/2

    (fermioni) cu proieciile +1/2 (proton) -1/2 (neutron)

    Izospinul - numr cuantic n interaciunea tare care descrie grupuri de particule

    cu mase aproximativ egale.

  • Izospinul are exact aceleai proprieti cu spinul (care d numrul de

    substri) multiplicitatea 2I+1 ; I3 =-I, -I+1, .I-1, I (mrime aditiv)

  • Izospinul slab (Weak isospin): T or T3

    Notat cu T i componenta a treia T3 sau Tz, este un numr cuantic din

    fizica particulelor, corelat cu interaciunea slab, analog cu izospinul I din

    interaciunea tare.

    Fermionii cu elicitate negativ (stnga) au T=1/2 i proieciile T3=1/2

    (dublei) i rmn neschimbai n inetraciunea slab.

    Interaciune slab particulele de schimb-

    bosonii W - schimb culoarea quarcilor.

    Astfel quarcii de tip up n care sunt inclui

    quarcii (u, c, t) au T3=+1/2 i se transform

    totdeauna n quarci de tip down (d, s, b)

    care au T3=-1/2 i invers; quarcii nu se

    dezintegreaz n quarci de acelai tip.

    Fermionii cu elicitate pozitiv (dreapta) au T=0 (singlei) i nu intervin n

    inetraciunea slab.

    n toate interaciunile slabe izospinul slab T se conserv !!!!

  • Sarcina electric (Electric charge): Q

    Este o proprietate intrinsec a particulelor subatomice (protoni i

    electroni), care alctuiesc materia, i care genereaz campul

Click here to load reader

Embed Size (px)
Recommended