Wstęp do fizyki wysokich energii

Perkins Donald H.

Uzyskaj dostęp

Zakup książkę

ISBN/ISSN:

978-83-01-14246-9

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2020

Liczba stron:

440

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Bibliografia:

H., Perkins Donald. Wstęp do fizyki wysokich energii. Red. Kopczyńska, Małgorzata . Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2020, 440 s. ISBN 978-83-01-14246-9

Bibliografia refWorks:

RT Book, Whole

SR Electronic(1)

A1 H., P.D.

A2 Kopczyńska, M.

T1 Wstęp do fizyki wysokich energii

PB Wydawnictwo Naukowe PWN

PP Warszawa

YR 2020

SN 978-83-01-14246-9

Bibliografia BibTex:

@Book{ 243524, author = "H., Perkins Donald", editor = "Kopczyńska, Małgorzata", title = "Wstęp do fizyki wysokich energii", publisher = "Wydawnictwo Naukowe PWN", year = "2020", address = "Warszawa", isbn = "978-83-01-14246-9" }

Bibliografia endNote:

TY - BOOK

AU - H., Perkins Donald

ED - Kopczyńska, Małgorzata

TI - Wstęp do fizyki wysokich energii

PB - Wydawnictwo Naukowe PWN

CY - Warszawa

PY - 2020

SN - 978-83-01-14246-9

ER -

Netografia (standard APA):

H., Perkins Donald. Red. Kopczyńska, Małgorzata. Wstęp do fizyki wysokich energii [baza danych online] Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2020 [dostęp: 23 07 2024]. Dostęp w Ibuk Libra: https://libra.ibuk.pl/reader/wstep-do-fizyki-wysokich-energii-perkins-donald-h-243524.

Doskonały podręcznik rejestrujący niezwykle szybki i burzliwy rozwój fizyki wysokich energii, zarówno w sferze doświadczalnej, jak i teoretycznej, który nastąpił w ciągu ostatnich dwudziestu lat. Fizycy dokonali kilku przełomowych odkryć eksperyme...

Więcej

ISBN/ISSN:

978-83-01-14246-9

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2020

Liczba stron:

440

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Przedmowa10
Rozdział 1. Kwarki i leptony14
1.1. Wstęp14
1.2. Model standardowy w fizyce cząstek elementarnych20
1.3. Klasyfikacja cząstek: fermiony i bozony26
1.4. Cząstki i antycząstki27
1.5. Równania falowe dla cząstki swobodnej30
1.6. Stany o określonej skrętności: zachowanie skrętności33
1.7. Leptony34
1.8. Kwarki37
1.9. Kosmiczne związki39
Zadania46
Rozdział 2. Oddziaływania i pola49
2.1. Klasyczny i kwantowy obraz oddziaływań49
2.2. Teoria Yukawy50
2.3. Propagator bozonu51
2.4. Diagramy Feynmana52
2.5. Oddziaływania elektromagnetyczne54
2.6. Renormalizacja i niezmienniczość względem cechowania56
2.7. Oddziaływania silne57
2.8. Oddziaływania słabe i elektrosłabe62
2.9. Oddziaływania grawitacyjne65
2.10. Przekroje czynne66
2.11. Rozpady i rezonanse69
Zadania75
Rozdział 3. Zasady niezmienniczości i prawa zachowania 77
3.1. Operatory translacji i obrotu77
3.2. Inwersja przestrzenna78
3.3. Spin i parzystość pionu80
3.4. Parzystość cząstek i antycząstek84
3.5. Doświadczenia sprawdzające zachowanie parzystości85
3.6. Niezmienniczość względem sprzężenia ładunkowego87
3.7. Zachowanie ładunku i niezmienniczość względem cechowania89
3.8. Zachowanie liczb barionowej i leptonowej92
3.9. Niezmienniczość względem CPT94
3.10. Łamanie symetrii względem CP i T95
3.11. Elektryczny moment dipolowy neutronu97
3.12. Symetria izospinowa100
3.13. Izospin w układzie dwóch nukleonów i układzie pion–nukleon101
3.14. Izospin, dziwność i hiperładunek105
Zadania106
Rozdział 4. Hadrony i kwarki 109
4.1. Stany q¯q kwarków powabnych i pięknych109
4.2. Porównanie struktury poziomów kwarkonium i pozytonium117
4.3. Dekuplet barionowy123
4.4. Spin i kolor kwarków128
4.5. Oktet barionowy129
4.6. Układy kwark–antykwark: lekkie mezony pseudoskalarne131
4.7. Lekkie mezony wektorowe134
4.8. Inne testy modelu kwarkowego136
4.9. Formuły masowe i rozszczepienie nadsubtelne138
4.10. Elektromagnetyczne różnice mas i symetria izospinowa141
4.11. Momenty magnetyczne barionów143
4.12. Mezony zawierające kwark lekki i kwark ciężki144
4.13. Kwark top146
Zadania151
Rozdział 5. Oddziaływania leptonów z kwarkami 153
5.1. Proces e+e− ! μ+μ−153
5.2. Anihilacja e+e− w hadrony157
5.3. Rozpraszanie elektronów na mionach: e−μ+!e−μ+160
5.4. Rozpraszanie neutrin na elektronach nee ! nee163
5.5. Elastyczne rozpraszanie leptonów na nukleonach166
5.6. Rozpraszanie głęboko nieelastyczne i partony168
5.7. Rozpraszanie głęboko nieelastyczne i kwarki172
5.8. Wyniki doświadczalne dla funkcji rozkładu kwarków w nleonie174
5.9. Reguły sum179
Zadania181
5.10. Podsumowanie181
Rozdział 6. Oddziaływania międzykwarkowe i chromodynamika kwantowa184
6.1. Kolorowe stopnie swobody184
6.2. Potencjał QCD na małych odległościach185
6.3. Potencjał QCD na dużych odległościach: model strunowy190
6.4. Dżety gluonowe w anihilacji e+e−193
6.5. Efektywne stałe sprzężenia w QED i QCD195
6.6. Ewolucja funkcji struktury w rozpraszaniu głęboko nieelastycznym199
6.7. Gluonium i plazma kwarkowo–gluonowa203
Zadania204
Rozdział 7. Oddziaływania słabe 206
7.1. Klasyfikacja oddziaływań słabych206
7.2. Uniwersalność leptonów208
7.3. Jądrowy rozpad b: teoria Fermiego209
7.4. Odwrotny rozpad b: oddziaływania z udziałem neutrin213
7.5. Niezachowanie parzystości w rozpadzie b215
7.6. Skrętność neutrina217
7.7. Sprzężenie V − A219
7.8. Zasada zachowania dla prądów słabych221
7.9. Bozony W i stała Fermiego222
7.10. Rozpad pionu i mionu223
7.11. Słabe prądy neutralne226
7.12. Zaobserwowanie bozonów W± i Z0 w zderzeniach p¯p229
7.13. Produkcja Z0 w kolajderach e+e−232
7.14. Słabe rozpady kwarków. Model GIM i macierz CKM234
7.15. Obojętne mezony K239
7.16. Niezachowanie CP w rozpadach obojętnych kaonów244
7.17. Niezachowanie CP a kosmologia250
7.18. Mieszanie mezonów D0– ¯D0 i B0–¯B0250
Zadania252
Rozdział 8. Oddziaływania elektrosłabe i model standardowy 255
8.1. Wstęp255
8.2. Wyrażenia rozbieżne w teorii oddziaływań słabych256
8.3. Wprowadzenie prądów neutralnych258
8.4. Model Weinberga–Salama259
8.5. Masy bozonów pośredniczących261
8.6. Sprzężenia leptonów i kwarków w modelu elektrosłabym262
8.7. Rozpraszanie neutrin przez wymianę Z263
8.8. Asymetrie w rozpraszaniu spolaryzowanych elektronów na deuteronie266
8.9. Doświadczenia przy energiach bliskich rezonansu Z268
8.10. Dopasowanie do modelu standardowego i poprawki radiacyjne273
8.11. Produkcja par W+W−276
8.12. Spontaniczne łamanie symetrii i mechanizm Higgsa279
8.13. Produkcja i detekcja cząstek Higgsa284
Zadania287
Rozdział 9. Zjawiska wykraczające poza model standardowy 289
9.1. Supersymetria290
9.2. Teorie wielkiej unifikacji: model SU(5)291
9.3. Skala energii unifikacji i kąt mieszania dla oddziaływań słabych293
9.4. Supersymetryczny model SU(5)295
9.5. Rozpad protonu296
9.6. Masy neutrin: neutrina Diraca i Majorany299
9.7. Oscylacje neutrin300
9.8. Monopole magnetyczne312
9.9. Superstruny313
Zadania314
Rozdział 10. Fizyka cząstek elementarnych i kosmologia 316
10.1. Prawo Hubble’a i rozszerzający się Wszechświat316
10.2. Równanie Friedmanna317
10.3. Kosmiczne mikrofalowe promieniowanie reliktowe: gorący Wielki Wybuch320
10.4. Era dominacji promieniowania i era dominacji materii324
10.5. Nukleosynteza podczas Wielkiego Wybuchu326
10.6. Asymetria między liczbą barionów i antybarionów330
10.7. Ciemna materia332
10.8. Inflacja340
10.9. Astronomia neutrinowa: SN 1987A343
Zadania349
Rozdział 11. Metody doświadczalne 351
11.1. Akceleratory351
11.2. Akceleratory z wiązkami przeciwbieżnymi356
11.3. Zespoły akceleratorów360
11.4. Separatory cząstek wtórnych360
11.5. Oddziaływanie cząstek naładowanych i promieniowania z materią362
11.6. Detektory pojedynczych cząstek naładowanych369
11.7. Detektory kaskad i kalorymetry380
Zadania386
Dodatek A. Cząstki elementarne389
Dodatek B. Najważniesze wydarzenia w historii fizyki cząstek elementarnych391
Dodatek C. Współczynniki Clebscha–Gordana i funkcje d398
Dodatek D. Harmoniki sferyczne, funkcje d i współczynniki Clebscha–Gordana404
Dodatek E. Relatywistyczna normalizacja dla przekrojów czynnych i szybkości rozpadu407
Glosariusz409
Odpowiedzi do zadań419
Literatura polecana do dalszych studiów423
Literatura429
Skorowidz432

1020Modelstandardowywﬁzycecząstekelementarnych

Układśrodkamasy(CM)zdeﬁniowanyjestjakoukładodniesienia,wktórymprze-

strzennaskładowacałkowitegoczteropędu(tzn.całkowitytrójpęd)jestrównazeru.

JeślienergięcałkowitąwukładzieCMoznaczymyjakoE∗,tomamyteżp2=1E∗2.

Przypuśćmynajpierw,żecząstkatarczy(mB)jestwspoczynkuwukładzielabo-

ratoryjnym(LAB),takżepB=0iEB=mB,podczasgdyEAjestenergiącząstki

padającejwukładzieLAB.Wtedy

E∗2=1p2=m2

A+m2

B+2mBEA.

(1.6)

Następniezałóżmy,żecząstkapadającaicząstkatarczyporuszająsięwprzeciwnych

kierunkach,jaktosiędziejewkolajderache+e1lubp-

p.Wtymprzypadkuoznaczając

wartościtrójpędówprzezpAipB,otrzymujemyzpowyższegorównania

E∗2=1p2=2(EAEB+pApB)+(m2

A+m2

≃4EAEB7

(1.7)

oilemA7mB≪EA7EB.Wyniktenopisujezderzeniecentralnecząstek.Dladwóch

wiązekprzecinającychsiępodkątem0otrzymujemyE∗2=2EAEB(1+cos0).Zauważ-

my,żeenergiawukładzieCM,jakamożeprzekształcićsięwnowecząstki,wprzypad-

kukolajderazdwiemawiązkamicząstekorównychenergiachEwzrastaliniowozE,to

znaczyE∗≃2E,natomiastwprzypadkuakceleratorówztarcząstacjonarnąwzrastajak

pierwiastekzenergiicząstekpadających,E∗≃√2mBEA.Jestzatemoczywiste,żenaj-

wyższeenergiekoniecznedowyprodukowanianowychcząstekonajwiększychmasach

możnauzyskaćwakceleratorachwakceleratorachzwiązkamiprzeciwbieżnymi.Na

przykładwkolajderzep-

ponazwieTevatronwlaboratoriumFermilabenergiawukła-

dzieCMwynosiE∗=2TeV=2000GeV.Abyuzyskaćtakąsamąenergięwukładzie

CMwakceleratorzeztarcząstacjonarnąenergiawiązkiprotonówuderzającychwnu-

kleonytarczymusiałabybyćrównaEA=E∗2/2mB≃2·106GeV=2000TeV.

1020

Modelstandardowywﬁzycecząstekelementarnych

102010Podstawowefermiony

Praktyczniewszystkiedanedoświadczalnezeksperymentówwzakresieﬁzykiwysokich

energiimożnawyjaśnićzapomocątzw.modelustandardowegocząstekelementarnych

iichoddziaływań,sformułowanegowlatachsiedemdziesiątychXXwieku.Zgodnie

ztymmodelemcałamateriazbudowanajestzniewielkiejliczbycząstekospinie1

czylifermionów:sześciukwarkówisześciuleptonów.Symboleiładunkielektryczne

Q(wyrażonewjednostkachładunkuelektrycznegoelektronue)tychpodstawowych

składnikówmateriiprzedstawionowtabeli1.2.

Leptonysąobdarzoneładunkiemelektrycznymwyrażającymsięliczbącałkowitą.

Elektronemajednostkowyładunekujemnyijestcząstkąwszystkimdobrzeznaną.

Brak wyników

Wstęp do fizyki wysokich energii

Treść książki

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