Négyfermion elmélet a gyenge kölcsönhatásról

A gyenge kölcsönhatás négyfermionos elmélete a gyenge kölcsönhatás elmélete , amely azt sugallja, hogy a nukleon átalakulása a béta-bomlás során egy hadronáram kölcsönhatása eredményeként megy végbe, például egy neutront protonná alakítva . és egy leptonáram , amely például egy elektront és egy antineutrínót hoz létre . A töltés és az elektromágneses tér közötti kölcsönhatás elméletével analóg módon épült fel a kvantumelektrodinamikában . Ez a gyenge kölcsönhatások első elmélete . Enrico Fermi készítette 1934-ben [1]

Leírás

A kvantummechanika perturbációelméleti szabályai szerint a kvantumrendszer egyik állapotból a másikba való átmenetének valószínűsége egységnyi idő alatt , ahol a kölcsönhatás Hamilton , a rendszer végső állapotainak száma egységnyi energiaintervallumonként, a a rendszer kezdeti állapotának hullámfüggvénye , a rendszer végső állapotának hullámfüggvénye. ${\frac {2\pi }{\hbar }}\left|\int \psi _{f}^{*}H\psi _{i}d\tau \right|^{2}\rho (E)$ $H$ $\rho (E)$ $\psi_{i}$ ${\displaystyle \psi _{f))$

A gyenge kölcsönhatás négyfermionos elméletének fő feltevése a Hamilton alakjára , valamint a kezdeti és végállapotok hullámfüggvényeire vonatkozó feltevés [ 2 ] [ :[4]]3 , a Dirac mátrixok . $\int \psi _{f}^{*}H\psi _{i}d\tau ={\frac {G_{F}}{\sqrt {2}}}\int (u_{f} ^{*}\gamma _{\alpha }u_{i})(\psi _{e}^{*}\gamma _{\alpha }\psi _{\nu })d\tau$ $G_{F}$ ${\displaystyle u_{f))$ $\psi _{e}$ ${\displaystyle \psi _{\nu ))$ $u_{{i}}$ ${\displaystyle \gamma _{\alpha ))$

Az elektron és a neutrínó hullámfüggvényeinek értékeit a tér azon pontján veszik, ahol a nukleon található, az integrációt csak a nukleon koordinátái felett hajtják végre. Ez analóg az elektron és a foton kölcsönhatásának figyelembevételével a kvantumelektrodinamikában, ahol feltételezzük, hogy az elektron és a foton ugyanabban a pontban vannak.

A gyenge kölcsönhatás kvantumleírásában -féle alakja:Hamiltona [5] ${\frac {G_{F}}{\sqrt {2}}}\mathbf {\bar {p}} \gamma _{\alpha }\mathbf {n} \times \mathbf {\bar {e )) \gamma _{\alpha }\mathbf {\nu }$ $\mathbf {\bar {p}}$ $\mathbf {n}$ $\mathbf {\bar {e}}$ $\mathbf {\nu }$

A mennyiséget töltött négydimenziós (vektor) nukleonáramnak nevezzük . A gyenge kölcsönhatás modern elméletében három kifejezés összege: áramok. Itt a Kobayashi-Maskawa mátrix által meghatározott kvarkok lineáris kombinációi láthatók . , - négy Dirac mátrix , , . [5] $\mathbf {\bar {p)) \gamma _{\alpha }\mathbf {n}$ ${\bar {u}}O_{\alpha }d'+{\bar {c}}O_{\alpha }s'+{\bar {t}}O_{\alpha }b'$ $d',s',b'$ $d,s,b$ $O_{\alpha }=\gamma _{\alpha }(1+\gamma _{5})$ ${\displaystyle \gamma _{\alpha ))$ $\alpha =0,1,2,3$ ${\displaystyle \gamma _{5}=i\gamma _{0}\gamma _{1}\gamma _{2}\gamma _{3))$

A mennyiséget töltött négydimenziós (vektoros) leptonáramnak nevezzük . A gyenge kölcsönhatás modern elméletében három tag összege is: [5] . $\mathbf {\bar {e)) \gamma _{\alpha }\mathbf {\nu }$ ${\bar {\nu _{e))}O_{\alpha }e+{\bar {\nu _{\mu ))}O_{\alpha }\mu +{\bar {\nu _{ \tau ))}O_{\alpha }\tau$

A kvantumelektrodinamikában használt hagyományos elektromágneses áram , ahol az elektronteremtő (vagy pozitron-megsemmisítési) operátor, - az elektron-annihilációs (vagy pozitron-teremtési) operátor nem változtatja meg a részecsketöltést, ezért semleges áramnak nevezzük . $\mathbf {\bar {e)) \gamma _{\alpha }\mathbf {e}$ $\mathbf {\bar {e}}$ $\mathbf {\bar {e}}$

A Fermi-elmélet megmagyarázza az energiaspektrum alakját, és megadja a neutron átlagos élettartamát, amely nagyságrendileg egybeesik a tapasztalatból származóval [6] .

Fermi állandó

A Fermi-állandót általában 10 −62 J⋅m 3 nagyságrendű értékkel jelölik [3] . $G_{F}$

Lásd még

Gyenge interakció

Jegyzetek

↑ Fermi, E. Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I (német) // Zeitschrift für Physik . - 1934. - T. 88 , 3. sz . - S. 161-177 . - doi : 10.1007/BF01351864 . - .
↑ Bethe, 1958 , p. 281.
↑ 1 2 Yavorsky, 2007 , p. 975.
↑ Fedorov V. V. Neutronfizika. - Szentpétervár: PNPI, 2004. - p. 150
↑ 1 2 3 Okun L. B. Gyenge interakció // Fizikai enciklopédikus szótár. - M., Nagy Orosz Enciklopédia, 2003. - p. 693
↑ Naumov A.I. Az atommag és az elemi részecskék fizikája. - M., Oktatás, 1984. - S. 195-197

Irodalom

Bethe G. , Morrison F. A mag elmélete. - M . : Külföldi irodalom, 1958. - 670 p.
Yavorsky B.M. Fizika kézikönyve mérnököknek és egyetemistáknak. - M . : Oniks, 2007. - 1056 p. - ISBN 978-5-488-01248-6 .