Współczesna fizyka cząstek

Mark Thomson

Uzyskaj dostęp

Zakup książkę

ISBN/ISSN:

978-83-01-23095-1

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2023

Liczba stron:

591

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Bibliografia:

Thomson, Mark. Współczesna fizyka cząstek. Red. . Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2023, 591 s. ISBN 978-83-01-23095-1

Bibliografia refWorks:

RT Book, Whole

SR Electronic(1)

A1 Thomson, M.

T1 Współczesna fizyka cząstek

PB Wydawnictwo Naukowe PWN

PP Warszawa

YR 2023

SN 978-83-01-23095-1

Bibliografia BibTex:

@Book{ 312584, author = "Thomson, Mark", editor = "", title = "Współczesna fizyka cząstek", publisher = "Wydawnictwo Naukowe PWN", year = "2023", address = "Warszawa", isbn = "978-83-01-23095-1" }

Bibliografia endNote:

TY - BOOK

AU - Thomson, Mark

ED -

TI - Współczesna fizyka cząstek

PB - Wydawnictwo Naukowe PWN

CY - Warszawa

PY - 2023

SN - 978-83-01-23095-1

ER -

Netografia (standard APA):

Thomson, Mark. Współczesna fizyka cząstek [baza danych online] Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2023 [dostęp: 16 08 2024]. Dostęp w Ibuk Libra: https://libra.ibuk.pl/reader/wspolczesna-fizyka-czastek-mark-thomson-312584.

rozproszenia, model standardowy fizyki cząstek elementarnych, neutrino, Fizyka cząstek elementarnych, Chromodynamika kwantowa

Książka jest wyjątkową pozycją, która zawiera omówienie wszystkich aspektów współczesnej fizyki cząstek elementarnych i łączy teorię z wynikami ostatnich eksperymentów, w tym z odkryciem bozonu Higgsa. Zawiera kompleksowy i samodzielny opis modelu...

Więcej

ISBN/ISSN:

978-83-01-23095-1

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2023

Liczba stron:

591

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Przedmowa16
Podziękowania19
1.1. Model standardowy fizyki cząstek elementarnych20
1. Wstęp20
1.2. Oddziaływanie cząstek z materią32
1.3. Eksperymenty w wielkim zderzaczu41
1.4. Pomiary w akceleratorach cząstek45
Podsumowanie47
Zadania47
2.1. Jednostki stosowane w fizyce cząstek50
2. Podstawowe pojęcia50
2.2. Szczególna teoria względności53
2.3. Nierelatywistyczna mechanika kwantowa60
Podsumowanie74
Zadania75
3.1. Złota reguła Fermiego78
3. Szybkości rozpadu i przekroje czynne78
3.2. Przestrzeń fazowa i normalizacja funkcji falowej80
3.3. Rozpady cząstek86
3.4. Przekroje czynne oddziaływania89
3.5. Różniczkowy przekrój czynny93
Podsumowanie98
Zadania99
4.1. Równanie Kleina-Gordona101
4. Równanie Diraca101
4.2. Równanie Diraca103
4.3. Gęstość prawdopodobieństwa i prąd prawdopodobieństwa106
4.4. *Spin i równanie Diraca107
4.5. Forma kowariantna równania Diraca110
4.6. Rozwiązania równania Diraca113
4.7. Antycząstki117
4.8. Stany spinu i skrętności125
4.9. Wewnętrzna parzystość fermionów Diraca129
Podsumowanie132
Zadania133
5.1. Teoria zaburzeń pierwszego i drugiego rzędu135
5. Oddziaływanie poprzez wymianę cząstek135
5.2. Diagramy Feynmana i cząstki wirtualne140
5.3. Wprowadzenie do QED142
5.4. Zasady Feynmana dla QED145
Podsumowanie148
Zadania149
6.1. Obliczenia w teorii zaburzeń150
6. Anihilacja elektron–pozyton150
6.2. Anihilacja elektron–pozyton152
6.3. Spin w anihilacji elektron–pozyton161
6.4. Chiralność162
6.5. *Techniki oparte na śladach166
Podsumowanie178
Zadania179
7.1. Badanie struktury protonu182
7. Rozpraszanie elastyczne elektron–proton182
7.2. Rozpraszanie Rutherforda i Motta183
7.3. Czynnik postaci188
7.4. Relatywistyczne rozpraszanie elastyczne elektron–proton190
7.5. Równanie Rosenblutha194
Podsumowanie198
Zadania199
8.1. Rozpraszanie nieelastyczne elektron–proton201
8. Rozpraszanie głęboko nieelastyczne201
8.2. Rozpraszanie głęboko nieelastyczne207
8.3. Rozpraszanie elektron–kwark209
8.4. Model kwark–parton213
8.4.3. Walencyjność i morze kwarków220
8.5. Rozpraszanie elektron–proton w zderzaczu HERA223
8.6. Pomiary funkcji rozkładu partonów226
Podsumowanie227
Zadania228
9.1. Symetrie w mechanice kwantowej230
9. Symetrie i model kwarków230
9.2. Symetria zapachu234
9.3. Łączenie kwarków w bariony238
9.4. Funkcje falowe barionów w stanie podstawowym242
9.5. Izospinowa reprezentacja antykwarków244
9.6. Symetria zapachu SU(3)246
9.7. *Uzupełnienie: inne spojrzenie na symetrię zapachu262
Podsumowanie262
Zadania263
10.1. Lokalna zasada cechowania265
10. Chromodynamika kwantowa (QCD)265
10.2. Kolor w QCD268
10.3. Gluony271
10.4. Uwięzienie koloru272
10.5. Biegnąca stała sprzężenia α_S i swoboda asymptotyczna276
10.6. QCD w anihilacji elektron–pozyton283
10.7. Współczynniki koloru287
10.8. Ciężkie mezony i potencjał koloru w QCD295
10.9. Zderzenia hadron–hadron298
Podsumowanie306
Zadania307
11.1. Oddziaływanie słabe przez prądy naładowane309
11.2. Parzystość309
11. Oddziaływanie słabe309
11.3. Struktura V–A oddziaływania słabego314
11.4. Chiralna struktura oddziaływania słabego317
11.5. Propagator bozonu W319
11.6. Skrętność w rozpadzie pionu322
11.7. Eksperymentalne dowody na sprzężenie V–A327
Podsumowanie327
Zadania328
12.1. Uniwersalność leptonowa330
12. Słabe oddziaływanie leptonów330
12.2. Rozpraszanie neutrin332
12.3. Eksperymenty z rozpraszaniem neutrin342
12.4. Funkcje strukturalne w oddziaływaniach neutrin345
12.5. Rozpraszanie elektron–proton przez prądy naładowane347
Podsumowanie350
Zadania351
13.1. Zapachy neutrin352
13. Neutrina i oscylacje neutrin352
13.2. Neutrina słoneczne354
13.3. Masowe i słabe stany własne360
13.4. Oscylacje neutrin o dwóch zapachach362
13.5. Oscylacje neutrin z trzema zapachami366
13.6. Eksperymenty z oscylacją neutrin375
13.7. Eksperymenty reaktorowe377
13.8. Eksperymenty z neutrino z długą linią bazową382
13.9. Ogólny zarys384
Podsumowanie385
Zadania386
14.1. Łamanie symetrii CP we wczesnym Wszechświecie389
14. Łamanie symetrii CP i słabe oddziaływania hadronowe389
14.2. Oddziaływania słabe kwarków390
14.3. Macierz CKM393
14.4. Układ neutralnego kaonu396
14.5. Oscylacje dziwności409
14.6. Fizyka mezonów B420
14.7. Łamanie symetrii CP w Modelu Standardowym428
Podsumowanie430
Zadania431
15.1. Właściwości bozonów W434
15. Unifikacja elektrosłaba434
15.2. Grupa cechowania oddziaływania słabego440
15.3. Unifikacja elektrosłaba444
15.4. Rozpady bozonu Z450
Podsumowanie452
Zadania452
16.1. Rezonans Z454
16. Testowanie Modelu Standardowego454
16.2. Wielki zderzacz elektronów i pozytonów460
16.3. Właściwości bozonu W469
16.4. Korekty pętli kwantowej475
16.5. Kwark górny477
Podsumowanie483
Zadania484
17.1. Zasadność istnienia bozonu Higgsa487
17. Bozon Higgsa487
17.2. Lagranżjan w kwantowej teorii pola488
17.3. Lokalna niezmienniczość cechowania494
17.4. Masy cząstek496
17.5. Mechanizm Higgsa497
17.6. Właściwości bozonu Higgsa515
17.7. Odkrycie bozonu Higgsa518
17.8. *Uzupełnienie: masy neutrin522
Podsumowanie522
Zadania525
18.1. Model standardowy528
18. Model standardowy i nie tylko528
18.2. Otwarte pytania w fizyce cząstek elementarnych530
18.3. Posłowie539
Dodatek A. Funkcja delta Diraca541
A.1. Definicja funkcji delta Diraca541
A.2. Transformata Fouriera funkcji delta542
A.3. Funkcja delta funkcji543
Dodatek B. Równanie Diraca544
B.1. Moment magnetyczny fermionu Diraca544
B.2. Kowariancja równania Diraca547
B.3. Prąd czterowektorowy549
Zadania551
Dodatek C. Hadrony o małej masie552
Dodatek D. Stany polaryzacji bozonu cechowania555
D.1. Klasyczny elektromagnetyzm555
D.2. Stany polaryzacji fotonu557
D.3. Stany polaryzacji masywnych cząstek o spinie 1558
D.4. Sumy polaryzacji560
Dodatek E. Twierdzenie Noether566
Zadanie568
Dodatek F. Nieabelowa teoria cechowania569
Bibliografia575
Dalsza lektura577
Skorowidz579

1.Wstęp

wowalnąliczbąkwantowąodzwierciedlającąsymetrięfunkcjifalowejprzytrans-

formacjir→-r.Naprzykładdodatnionaładowanypion

+(ud

̅),któryjestnajlżej-

szymstanemmezonuskładającymsięzkwarkagórnegoiantykwarkadolnego,ma

parzystośćspinowąJP=0-.Masyiczasyżyciawielupowszechniespotykanych

hadronówpodanowDodatkuC.

Jedynymstabilnymhadronemjestproton,któryjestnajlżejszymukłademtrzech

kwarkówzmp=938,3MeV≡1,673·10-27kg.Neutron,jakocząstkaswobodna,

zmasąwynoszącąmn=939,6MeVrozpadasiępoczasieżyciaok.15minutwpro-

cesiesłabegooddziaływanian→pe-Ve.Pomimożewolnyneutronmożeulegać

rozpadowi,wmomenciegdyjestzwiązanywjądrze,zmianaenergiiwiązaniajądra

jestzwyklewiększaniżróżnicamasproton-neutroniwtychwarunkachneutron

zachowujesięjakcząstkastabilna.Wszystkieinnestanyhadronowezazwyczajbar-

dzoszybkoulegająrozpadowi.

Podczasgdyszybkośćrozpaducząstekzależyodwieluczynników,najważniejszym

znichjestrodzajfundamentalnegooddziaływaniabiorącegoudziałwrozpadzie.Na

przykład,narysunku1.10przedstawionodwamożliwediagramyFeynmanadlaroz-

padumezonuρ0,ρ0→

-.Pierwszydiagramtorozpadsilnypolegającynawymianie

gluonu.Drugidiagramprzedstawiaproceselektromagnetyczny.Poszczególneelementy

macierzowezależąodsiłsprzężeniaoddziaływaniasilnegoielektromagnetycznego,

|Mg|

2∝l2

oraz|Mγ|

2∝l2.

Ponieważ.Sjestodwarzędywielkościwiększeniż.,dominującymwdiagramie

Feynmanajestwkładrozpadusilnego.

S-

S+

S-

S+

Rys010100DwamożliwediagramyFeynmanadlarozpaduρ0→

−

Powyższyprzykładilustrujeistotnypunkt.Jeślicząstkamożesięrozpaść

wwynikuoddziaływaniasilnego,toprawiezawszebędzietodominującenad

jakimkolwiekmożliwymprocesemelektromagnetycznymlubrozpademsłabym.

Analogicznierodzajerozpaduelektromagnetycznegobędądominowaćnadproce-

samioddziaływańsłabych.Ilustracjątegopunktujestrysunek1.11,przedstawiający

czasyżyciawybranychhadronów,zpodziałemwzależnościodtego,czydominu-

jącymrodzajemrozpadujestoddziaływaniesilne,elektromagnetyczneczysłabe.

Cząstki,dlaktórychmożliwesątylkoprocesyrozpadusłabego,sąstosunkowo

długowieczne,przynajmniejwkontekścieﬁzykicząstekelementarnych.Niemniej

Brak wyników

Współczesna fizyka cząstek

Treść książki

Znajdź bibliotekę blisko siebie, i uzyskaj dostęp do ebooka w systemie IBUK Libra