Quiz on Particles

Quiz on Particles
Proton verval
Als een proton met hoge snelheid
beweegt, zodat zijn kinetische
energie veel groter is dan mc2, kan
het dan vervallen via ?
p Æ n + π+
Nee. In het ruststelsel van het proton is dit verval energetisch
niet mogelijk, dan ook niet in een ander stelsel. De gevormde deeltjes
moeten ook een impuls en daarmee kinetische energie hebben.
Electromagnetisch verval
Welk deeltje in een verval geeft aan
dat het gaat om electromagnetisch
verval ?
Het foton γ !
Neutron verval
Waarom vervalt een neutron via de
zwakke wisselwerking terwijl n en het
product p wisselwerken via de sterke
kracht ?
In neutron verval wordt ook een electron en een anti-neutrino
geproduceerd, en die wisselwerken alleen “zwak”.
4 wisselwerkingen
In welke wisselwerkingen
nemen de volgende deeltjes
deel ?
- electron
EM, Zwak, Gravitatie
- proton
EM, Sterk, Zwak, Gravitatie
- neutrino
Zwak, Gravitatie
Pion verval
Verifieer of het verval van pionen
mogelijk is via:
π + → μ + +ν μ
Baryon getal = 0
Lepton Lμ = 0
Lading +
Massa/Energie - OK
Δ resonantie
Het Δ baryon heeft spin s=3/2, baryon
getal B=1, en ladingen Q= 2,1, 0, -1.
Waarom is er geen Δ resonantie met
lading Q=-2 ?
Δ heeft baryon getal B=1 en is daarom uit drie quarks opgebouwd.
u, c en t quarks hebben q=2/3 e, en d, s en b quarks hebben q=-1/3 e.
Er is geen mogelijkheid om uit 3 quarks een lading van -2e te maken.
Spin
Quarks hebben spin s=1/2.
Hoe kan het dan dat baryonen altijd
spin s=1/2 of s=3/2 hebben,
en mesonen spin s=0 of s=1 ?
Baryonen zijn opgebouwd uit 3 deeltjes met spin ½,
dat geeft steeds s=1/2 of 3/2.
Mesonen zijn opgebouwd uit een quark anti-quark-paar,
Dat geeft s=0 of s=1.
“Neutrinolet”
Stel er is een deeltje genaamd
neutrinolet, dat geen massa heeft,
geen kleurlading, geen EM-lading en
dat de zwakke kracht niet voelt.
Kan een dergelijk deeltje bestaan ?
Dat geldt ook voor het foton γ !
QCD
Kunnen in QCD deeltjes bestaan
bestaand uit twee quarks en geen
antiquarks ?
Deze deeltjes zouden kleur hebben, en de premissie van
QCD is dat vrije deeltjes geen kleur hebben ...
Reaction
Is de volgende reactie mogelijk ?
e- + p Æ n + νe
Kijk naar het Lepton getal Le.
Links: Le=1; rechts Le=-1
Vervalskanalen
Welke van de volgende kanalen zijn mogelijk ?
Ξ0
Æ
Σ+
+
π−
Ω− Æ Σ0 + π− + ν
Σ 0 Æ Λ0 + γ + γ
Charge, baryon number, lepton number conserved
Strangeness not conserved
Energy: Left 1315 MeV, Right 1190 + 140 = 1330 MeV : NO
Charge, baryon, energy conserved
Lepton number, strangeness NOT conserved
Charge, Baryon, Lepton, Energy conserved
Quark samenstelling
Wat is de quark samenstelling van de volgende deeltjes ?
Ξ0
Ξ−
Strangeness = -2, dus 2 s-quarks
Lading Q=0, dus up-quark erbij
Strangeness = -2, dus 2 s-quarks
Lading Q=-1, dus down-quark erbij
uss
dss
Quark samenstelling
Wat is de quark samenstelling van ?
Λ0
Strangeness = -1, dus een s-quark
Baryon dus er zitten 3 quarks in
Geen charm, bottomness, topness
Dus verder alleen up/down
Lading Q=0; dus een up en een down
uds
Feynman Diagram
Teken een Feynman diagram (met quarks) voor de reactie ?
π + p → π + n.
−
0
_ πu
u
0
_
u
π
−
d
n
d u
d
u u d
p
Feynman Diagram
Teken een Feynman diagram (met quarks) voor de reactie ?
n + vμ → p + μ −
Het gaat om een zwakke wisselwerking
Er is een ladinsverandering: dus een W-boson doet mee
n + vμ → p + μ
−
Verandering van proton Æ neutron, dus als het neutron
een boson emitteert, dan een W-
Als het neutrino een boson emitteert, kan ook een W+ worden uitgewisseld.