• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Izospin



    Podstrony: 1 [2] [3]
    Przeczytaj także...
    Ścieżka ośmiokrotna – zestawienie cząstek elementarnych na wzorze sześciokąta, uporządkowanych według masy, izospinu i innych własności. Cząstki o podobnych własnościach przyporządkowane zostały do rodziny ośmiu (dziesięciu) cząstek, które tworzą sześciokąt. Sześciokąt jest diagramem, gdzie na osi pionowej odkłada się wartości dziwności S, a na osi poziomej trzecią składową izospinu I3. Ścieżkę ośmiokrotną stworzył amerykański fizyk teoretyk, laureat nagrody Nobla w dziedzinie fizyki z 1969 roku Murray Gell-Mann.Nukleony – wspólna nazwa protonów i neutronów, czyli podstawowych cząstek tworzących jądro atomu. Nukleony składają się z kwarków. Choć przez obecne teorie cząstek protony i neutrony nie są uznawane za cząstki elementarne, ale z historycznych względów zalicza się je do cząstek elementarnych.

    Izospin – liczba kwantowa, charakteryzująca cząstki kwantowe, transformująca się względem reprezentacji grupy SU(2). Identyczną grupę transformacji ma zwykły spin, stąd wzięła się nazwa tej wielkości. Izospin jest wektorem w pewnej abstrakcyjnej przestrzeni. Tak samo jak w przypadku zwykłego spinu, nie jest możliwe jednoczesne zmierzenie więcej niż jednej składowej izospinu, podaje się więc tylko jego trzecią składową. Izospin zwykle oznacza się literą a jego trzecią składową –

    Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.Hadrony – grupa silnie oddziałujących cząstek elementarnych złożonych z kwarków bądź gluonów. Wyróżnia się stany złożone z samych kwarków (mezony, bariony, tetrakwarki, pentakwarki itd.), samych gluonów (kule gluonowe) oraz kwarków i gluonów (hybrydy mezonowe, hybrydy barionowe itd.). Pierwszymi odkrytymi hadronami były bariony (trzy kwarki albo trzy antykwarki) i mezony (jeden kwark i jeden antykwark). Właściwością hadronów jest ich liczba barionowa oraz całkowity ładunek elektryczny, choć budujące je kwarki i antykwarki mają ładunki ułamkowe. Hadrony, będące stanami związanymi, same mogą tworzyć stany związane - są to jądro atomowe, hiperjądro, atom hadronowy (jądro atomowe z orbitującym wokół nim hadronem), molekuła hadronowa (np. pionium) czy gwiazda neutronowa.

    Istnieją dwa typy izospinu: silny i słaby.

    Silny izospin[ | edytuj kod]

    Silny izospin różny od zera przypisuje się cząstkom oddziałującym silniebarionom i mezonom, które są złożone z kwarków. Wartość izospinu określa się według reguły: jeżeli cząstka wchodzi w skład multipletu zawierającego cząstek, to

    Bariony – w fizyce cząstek elementarnych rodzina cząstek elementarnych silnie oddziałujących fermionów (o spinie połówkowym). Bariony są podrodziną cząstek silnie oddziałujących nazywanej hadronami. Barionem jest proton czy neutron wspólnie nazywane nukleonami.Kwark – cząstka elementarna, fermion mający ładunek koloru (czyli podlegający oddziaływaniom silnym). Według obecnej wiedzy cząstki elementarne będące składnikami materii można podzielić na dwie grupy. Pierwszą grupę stanowią kwarki, drugą grupą są leptony. Każda z tych grup zawiera po sześć cząstek oraz ich antycząstki, istnieje więc sześć rodzajów kwarków oraz sześć rodzajów antykwarków.

    zaś wartość trzeciej składowej wynosi

    czyli ma wartości, przy czym do multipletów zalicza się cząstki o zbliżonych masach (jest to analogia do multipletowości stanów spinowych), tak że najniższą liczbę trzeciej składowej przypisuje się cząstce o najmnieszym ładunku, a najwyższą – cząstce o największym ładunku.

    Spin – moment własny pędu cząstki w układzie, w którym nie wykonuje ruchu postępowego. Własny oznacza tu taki, który nie wynika z ruchu danej cząstki względem innych cząstek, lecz tylko z samej natury tej cząstki. Każdy rodzaj cząstek elementarnych ma odpowiedni dla siebie spin. Cząstki będące konglomeratami cząstek elementarnych (np. jądra atomów) mają również swój spin będący sumą wektorową spinów wchodzących w skład jego cząstek elementarnych.Hiperładunek – hipotetyczna wielkość fizyczna przypisywana cząstkom elementarnym. Jest oznaczana literą Y i zdefiniowana następująco:

    Przykładowo:

    (1) nukleony – proton i neutron – tworzą dublet silnego izospinu, ze względu na to, że mają bardzo zbliżone masy; stąd mamy:

  • izospin nukleonów,
  • trzecia składowa:
  • dla neutronu,
  • dla protonu,
  • (2) piony i tworzą tryplet izospinu

    Teoria oddziaływań elektrosłabych (Teoria Małej Unifikacji) – kwantowa teoria pola opisująca oddziaływania słabe oraz elektromagnetyczne. Zawiera ona w sobie wcześniejszą teorię oddziaływań słabych i elektrodynamikę kwantową.Leptony (z gr. leptós - lekki, drobny) − grupa 12 cząstek elementarnych (6 cząstek i 6 antycząstek). Zaliczają się do niej: elektron, mion, taon, neutrino elektronowe, neutrino mionowe, neutrino taonowe oraz odpowiadające im antycząstki: pozyton (antyelektron), antymion, antytaon i antyneutrina. Ostatnim odkrytym leptonem było neutrino taonowe w 2000 roku.
  • – izospin pionów,
  • trzecia składowa:
  • dla
  • dla
  • dla
  • (3) Wszystkie leptonysingletami – dlatego mają silny izospin równy 0.

    Ładunek elektryczny ciała (lub układu ciał) – fundamentalna właściwość materii przejawiająca się w oddziaływaniu elektromagnetycznym ciał obdarzonych tym ładunkiem. Ciała obdarzone ładunkiem mają zdolność wytwarzania pola elektromagnetycznego oraz oddziaływania z tym polem. Oddziaływanie ładunku z polem elektromagnetycznym jest określone przez siłę Lorentza i jest jednym z oddziaływań podstawowych.Bozon W (wuon) – cząstka elementarna pośrednicząca w oddziaływaniach słabych, wymieniana przez elektrony, neutrina i inne cząstki oddziałujące oddziaływaniem słabym podczas zderzeń. Cząstka ta występuje w dwóch podstawowych postaciach: cząstki W i jej antycząstki W. Obie mają ten sam spin (równy 1) oraz masę, różnią się tylko ładunkiem elektrycznym.

    Izospin wykazuje symetrię względem grupy analogicznie jak spin, przy czym jest to symetria dokładna w przypadku spinu, a przybliżona w przypadku izospinu. Jest tak dlatego, że proton nie ma masy identycznej jak neutron, podobnie naładowane mezony i mają inne masy niż mezon

    Cechowanie – to matematyczna procedura, występująca w kwantowej teorii pola, nakładająca na fermionowe pola kwantowe wymagania dodatkowej symetrii, zwanej symetrią lokalną. Grupa SU(2) (specjalna grupa unitarna rzędu 2) – grupa macierzy wymiaru 2x2 nad ciałem liczb zespolonych spełniających warunki:

    Silny izospin i jego rzut są wielkościami zachowanymi w oddziaływaniach silnych, tzn. suma liczb izospinu i rzutu izospinu cząstek przed oddziaływaniem jest równa sumie liczb izospinu i rzutu izospinu po oddziaływaniu. Izospin silny nie zachowuje się w oddziaływaniach słabych.

    Przykład symetrii izospinu[ | edytuj kod]

    (1) działając operatorem obniżającym spin na elektron w stanie

    Oddziaływanie słabe jest jednym z czterech oddziaływań uznanych za podstawowe. Przenoszone jest za pomocą jednej z trzech masywnych cząstek: bozonów naładowanych (W i W) oraz bozonu neutralnego (Z). Jest odpowiedzialne za rozpad beta i związaną z nim radioaktywność oraz za rozpad np. mionu i cząstek dziwnych. Siła oddziaływania słabego jest 10 razy mniejsza niż siła oddziaływania silnego. Jest zbyt słabe, by połączyć leptony w większe cząstki, tak jak oddziaływania silne łączą w hadronach kwarki.Oddziaływanie silne jest jednym z czterech oddziaływań uznanych za podstawowe. Spośród cząstek elementarnych Modelu Standardowego silnie oddziałują tylko kwarki, antykwarki i gluony. Oddziaływanie to wiąże kwarki w obrębie hadronów (a więc i np. w obrębie protonu i neutronu).

    otrzymamy elektron w stanie

    Mezon π (pion) – najlżejszy mezon, o zerowym spinie. Występuje w trzech odmianach π, π i π, które razem z cząstkami K, η tworzą nonet.W fizyce cząstek elementarnych, bozony cechowania są nośnikami oddziaływań podstawowych. Innymi słowy, cząstki elementarne, których oddziaływania są opisane przez teorię pola z cechowaniem, powodują powstanie sił poprzez wymianę bozonów cechowania.

    – jest to symetria dokładna, gdyż elektron o spinie skierowanym w górę, wzdłuż pola magnetycznego ma np. identyczną masę i ładunek jak elektron o spinie skierowanym w dół.

    Mówi się, że zjawisko jest chiralne jeśli nie jest identyczne jak jego lustrzane odbicie. Spin cząstki elementarnej moze byc użyty do definicji jej chiralności. Operacja symetrii między nimi to parzystość. Działanie parzystości na fermion Diraca jest nazywane symetrią chiralną.Bozon Higgsa (higson) – cząstka elementarna, której istnienie jest postulowane przez model standardowy, nazwana nazwiskiem Petera Higgsa. 4 lipca 2012 ogłoszone zostało odkrycie nowej cząstki elementarnej przez eksperymenty ATLAS i CMS, prowadzone przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERNie. Wyniki ogłoszone 4 lipca zostały potwierdzone przez rezultaty kolejnych eksperymentów, publikowane w ciągu następnego roku. Masa odkrytej cząstki, wykrycie jej w oczekiwanych kanałach rozpadu oraz jej właściwości stanowiły mocne potwierdzenie, że jest to długo poszukiwany bozon Higgsa. W kwietniu zespoły pracujące przy detektorach CMS i ATLAS ostatecznie stwierdziły, że cząstka ta jest bozonem Higgsa.

    (2) działając operatorem obniżającym izospin na stan izospinowy protonu

    otrzymamy stan izospinowy neutronu

    Mezony – cząstki elementarne należące do hadronów, o liczbie barionowej B=0 oraz spinach całkowitych. Mezony zbudowane są z par kwark-antykwark, co jest związane z tym, że wypadkowy ładunek kolorowy cząstki musi być równy zeru (antykwark posiada antykolor kwarku). Wewnętrzna geometria mezonu może być określona poprzez geometrię Bolai-Łobaczewskiego i przypuszczalnie ma, tak jak grawitacja, naturę geometryczną.

    – nie jest to jednak symetria dokładna, gdyż proton ma nieco inną masę niż neutron, a ponadto różnią się ładunkiem.

    Model kwarkowy[ | edytuj kod]

    Kombinacje trzech kwarków u, d oraz s dające bariony mające spin s=3/2 (por. Ścieżka ośmiokrotna). Na osi poziomej odłożono wartości składowej izospinu barionów, oś pionowa – to wartości dziwności oś ukośna – wartości ładunku
    Kombinacje trzech kwarków u, d oraz s tworzące bariony o spinie s=1/2 (por. Ścieżka ośmiokrotna). Opis osi – jak wyżej.

    Odkrycie kwarków pozwoliło wyjaśnić pochodzenie symetrii silnego izospinu hadronów zawierających najlżejsze kwarki: kwarkom u oraz d przypisujemy izospin I=1/2, wtedy rzut izospinu kwarka u wynosi +1/2, a rzut izospinu kwarka d wynosi −1/2; odpowiednio przeciwne wartości rzutu izospinu przypisuje się ich antykwarkom; stąd można obliczyć izospin i rzut izospinu każdego hadronu, zliczając izospiny i ich rzuty przypisanie poszczególnym kwarkom w jego składzie. Przy czym symetria izospinu kwarków jest dokładniejsza niż symetria izospinowa hadronów, nie jest ona jednak zupełnie dokładna ze względu na różnice mas kwarków u i d.

    Wiemy, że istnieje 6 różnych kwarków, pogrupowanych w 3 generacje. Masywniejszym kwarkom przypisuje się ich własny rodzaj izospinu, mający symetrię grupy Wszystkie kwarki można traktować jako przejawy symetrii grupy dla której grupy „zwykłego” izospinu byłaby podgrupami. Jednak różnice mas między poszczególnymi kwarkami wyższych generacji są tak duże, że zupełnie znika sens doszukiwania się między nimi tego typu symetrii.

    Podstrony: 1 [2] [3]




    Reklama

    Czas generowania strony: 0.055 sek.