Neljän fermionin teoria heikosta vuorovaikutuksesta

Neljän fermionin heikon vuorovaikutuksen teoria on heikon vuorovaikutuksen teoria , joka viittaa siihen, että nukleonin muutos beetahajoamisen aikana tapahtuu hadronivirran vuorovaikutuksen seurauksena , jolloin esimerkiksi neutroni siirtyy protoniksi , ja leptonin virta, joka synnyttää esimerkiksi elektronin ja antineutrinon . Rakennettu analogisesti varauksen ja sähkömagneettisen kentän välisen vuorovaikutuksen teorian kanssa kvanttielektrodynamiikassa . Se on ensimmäinen teoria heikkoista vuorovaikutuksista . Luonut Enrico Fermi vuonna 1934 [1]

Kuvaus

Kvanttimekaniikan häiriöteorian sääntöjen mukaan kvanttimekaniikan todennäköisyys siirtyä tilasta toiseen aikayksikköä kohti on , missä on vuorovaikutus Hamiltonin , on järjestelmän lopputilojen lukumäärä yksikköenergiaväliä kohti , on järjestelmän alkutilan aaltofunktio on järjestelmän lopputilan aaltofunktio. ${\frac {2\pi }{\hbar }}\left|\int \psi _{f}^{*}H\psi _{i}d\tau \right|^{2}\rho (E)$ $H$ ${\näyttötyyli \rho (E)}$ $\psi_{i}$ ${\displaystyle \psi _{f))$

Neljän fermionin heikon vuorovaikutuksen teorian pääoletus on oletus Hamiltonin muodosta ja alku- ja lopputilan aaltofunktioista [ 2 ] [3] [ 4 ] alkutilanukleonin : on Dirac-matriisit . $\int \psi _{f}^{*}H\psi _{i}d\tau ={\frac {G_{F}}{\sqrt {2}}}\int (u_{f} ^{*}\gamma _{\alpha }u_{i})(\psi _{e}^{*}\gamma _{\alpha }\psi _{\nu })d\tau$ $G_{F}$ ${\näyttötyyli u_{f))$ $\psi _{e}$ ${\displaystyle \psi _{\nu ))$ $u_{{i}}$ ${\displaystyle \gamma _{\alpha ))$

Elektronin ja neutrinon aaltofunktioiden arvot otetaan avaruuden pisteessä, jossa nukleoni sijaitsee, integrointi suoritetaan vain nukleonin koordinaattien yli. Tämä on analogista elektronin ja fotonin vuorovaikutuksen tarkastelun kanssa kvanttielektrodynamiikassa, jossa oletetaan, että elektroni ja fotoni ovat samassa pisteessä.

Heikon vuorovaikutuksen kvanttikuvauksessa sen )muoto on:Hamiltonin [5] ${\frac {G_{F}}{\sqrt {2}}}\mathbf {\bar {p}} \gamma _{\alpha }\mathbf {n} \times \mathbf {\bar {e )) \gamma _{\alpha }\mathbf {\nu }$ $\mathbf {\bar {p}}$ $\mathbf {n}$ $\mathbf {\bar {e}}$ $\mathbf {\nu }$

Suuruutta kutsutaan varautuneeksi neliulotteiseksi (vektori) nukleonivirraksi . Nykyaikaisessa heikon vuorovaikutuksen teoriassa se on kolmen termin summa: virtaukset. Tässä ovat Kobayashi-Maskawa-matriisin määrittelemät kvarkkien lineaariset yhdistelmät . , - neljä Dirac-matriisia , , . [5] $\mathbf {\bar {p)) \gamma _{\alpha }\mathbf {n}$ ${\bar {u}}O_{\alpha }d'+{\bar {c}}O_{\alpha }s'+{\bar {t}}O_{\alpha }b'$ $d',s',b'$ ${\näyttötyyli d,s,b}$ $O_{\alpha }=\gamma _{\alpha }(1+\gamma _{5})$ ${\displaystyle \gamma _{\alpha ))$ $\alpha =0,1,2,3$ ${\displaystyle \gamma _{5}=i\gamma _{0}\gamma _{1}\gamma _{2}\gamma _{3))$

Suuruutta kutsutaan varautuneeksi neliulotteiseksi (vektori) leptonivirraksi . Nykyaikaisessa heikon vuorovaikutuksen teoriassa se on myös kolmen termin summa: [5] . $\mathbf {\bar {e)) \gamma _{\alpha }\mathbf {\nu }$ ${\bar {\nu _{e))}O_{\alpha }e+{\bar {\nu _{\mu ))}O_{\alpha }\mu +{\bar {\nu _{ \tau ))}O_{\alpha }\tau$

Perinteinen sähkömagneettinen virta , jota käytetään kvanttielektrodynamiikassa , jossa on elektronien luomis- (tai positronien tuhoamis-) -operaattori, - elektronin annihilaatio- (tai positronien muodostus) -operaattori ei muuta hiukkasten varausta, joten sitä kutsutaan neutraalivirraksi . $\mathbf {\bar {e)) \gamma _{\alpha }\mathbf {e}$ $\mathbf {\bar {e}}$ $\mathbf {\bar {e}}$

Fermin teoria selittää energiaspektrin muodon ja antaa neutronin keskimääräisen eliniän, joka vastaa suuruusluokkaa kokemuksen perusteella [6] .

Fermi-vakio

Fermi-vakio merkitään tavallisesti ja sen arvo on suuruusluokkaa 10 −62 J⋅m 3 [3] . $G_{F}$

Katso myös

Heikko vuorovaikutus

Muistiinpanot

↑ Fermi, E. Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I (saksa) // Zeitschrift für Physik . - 1934. - T. 88 , nro 3 . - S. 161-177 . - doi : 10.1007/BF01351864 . - .
↑ Bethe, 1958 , s. 281.
↑ 1 2 Yavorsky, 2007 , s. 975.
↑ Fedorov V. V. Neutronifysiikka. - Pietari: PNPI, 2004. - s. 150
↑ 1 2 3 Okun L. B. Heikko vuorovaikutus // Physical Encyclopedic Dictionary. - M., Great Russian Encyclopedia, 2003. - s. 693
↑ Naumov A.I. Atomiytimen ja alkuainehiukkasten fysiikka. - M., Education, 1984. - S. 195-197

Kirjallisuus

Bethe G. , Morrison F. Elementary Theory of the Nucleus. - M . : Ulkomainen kirjallisuus, 1958. - 670 s.
Yavorsky B.M. Fysiikan käsikirja insinööreille ja yliopisto-opiskelijoille. - M . : Oniks, 2007. - 1056 s. - ISBN 978-5-488-01248-6 .