Čtyřfermionová teorie slabé interakce

Čtyřfermionová teorie slabé interakce je teorií slabé interakce , která naznačuje, že transformace nukleonu během rozpadu beta se provádí jako výsledek interakce hadronového proudu, který přenáší například neutron na proton , a leptonový proud, který dává vzniknout např. elektronu a antineutrinu . Postaveno analogií s teorií interakce mezi nábojem a elektromagnetickým polem v kvantové elektrodynamice . Je to první teorie slabých interakcí . Vytvořil Enrico Fermi v roce 1934 [1]

Popis

Podle pravidel poruchové teorie kvantové mechaniky je pravděpodobnost přechodu kvantového systému z jednoho stavu do druhého za jednotku času , kde je interakce Hamiltonián , je počet konečných stavů systému na jednotkový energetický interval , je vlnová funkce počátečního stavu systému, je vlnová funkce konečného stavu systému. ${\frac {2\pi }{\hbar }}\left|\int \psi _{f}^{*}H\psi _{i}d\tau \right|^{2}\rho (E)$ $H$ $\rho (E)$ $\psi_{i}$ ${\displaystyle \psi _{f))$

Hlavním předpokladem čtyř - fermionové teorie slabé interakce je předpoklad o tvaru hamiltoniánu a vlnových funkcích počátečního a konečného stavu [ 2 ] [ :[4]]3 , jsou Diracovy matice . $\int \psi _{f}^{*}H\psi _{i}d\tau ={\frac {G_{F}}{\sqrt {2}}}\int (u_{f} ^{*}\gamma _{\alpha }u_{i})(\psi _{e}^{*}\gamma _{\alpha }\psi _{\nu })d\tau$ $G_{F}$ ${\displaystyle u_{f))$ $\psi _{e}$ ${\displaystyle \psi _{\nu ))$ $u_{{i}}$ $\gamma _{\alpha }$

Hodnoty vlnových funkcí elektronu a neutrina se odebírají v bodě prostoru, kde se nachází nukleon, integrace se provádí pouze přes souřadnice nukleonu. To je analogické s úvahou o interakci elektronu s fotonem v kvantové elektrodynamice, kde se předpokládá, že elektron a foton jsou ve stejném bodě.

V kvantovém popisu její hamiltonián tvar:máslabé [5] ${\frac {G_{F}}{\sqrt {2}}}\mathbf {\bar {p}} \gamma _{\alpha }\mathbf {n} \times \mathbf {\bar {e )) \gamma _{\alpha }\mathbf {\nu }$ $\mathbf {\bar {p}}$ $\mathbf {n}$ $\mathbf {\bar {e}}$ $\mathbf {\nu }$

Veličina se nazývá nabitý čtyřrozměrný (vektorový) nukleonový proud . V moderní teorii slabé interakce je to součet tří pojmů: proudy. Zde jsou lineární kombinace kvarků definované maticí Kobayashi-Maskawa . , - čtyři Diracovy matice , , . [5] $\mathbf {\bar {p)) \gamma _{\alpha } \mathbf {n}$ ${\bar {u}}O_{\alpha }d'+{\bar {c}}O_{\alpha }s'+{\bar {t}}O_{\alpha }b'$ $d',s',b'$ $d,s,b$ $O_{\alpha }=\gamma _{\alpha }(1+\gamma _{5})$ $\gamma _{\alpha }$ $\alpha =0,1,2,3$ ${\displaystyle \gamma _{5}=i\gamma _{0}\gamma _{1}\gamma _{2}\gamma _{3))$

Veličina se nazývá nabitý čtyřrozměrný (vektorový) leptonový proud . V moderní teorii slabé interakce je to také součet tří pojmů: [5] . $\mathbf {\bar {e)) \gamma _{\alpha } \mathbf {\nu }$ ${\bar {\nu _{e))}O_{\alpha }e+{\bar {\nu _{\mu ))}O_{\alpha }\mu +{\bar {\nu _{ \tau ))}O_{\alpha }\tau$

Konvenční elektromagnetický proud , používaný v kvantové elektrodynamice , kde je operátor vytvoření elektronu (nebo anihilace pozitronu) , - operátor anihilace elektronu (nebo vytvoření pozitronu) nemění náboj částice, proto se nazývá neutrální proud . $\mathbf {\bar {e)) \gamma _{\alpha } \mathbf {e}$ $\mathbf {\bar {e}}$ $\mathbf {\bar {e}}$

Fermiho teorie vysvětluje tvar energetického spektra a udává průměrnou dobu života neutronu, která se řádově shoduje s tou zjištěnou ze zkušenosti [6] .

Fermiho konstanta

Fermiho konstanta se obvykle označuje jako a má hodnotu řádově 10 −62 J⋅m 3 [3] . $G_{F}$

Viz také

Slabá interakce

Poznámky

↑ Fermi, E. Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I (německy) // Zeitschrift für Physik . - 1934. - T. 88 , č. 3 . - S. 161-177 . - doi : 10.1007/BF01351864 . - .
↑ Bethe, 1958 , str. 281.
↑ 1 2 Yavorsky, 2007 , s. 975.
↑ Fedorov V. V. Neutronová fyzika. - Petrohrad: PNPI, 2004. - str. 150
↑ 1 2 3 Okun L. B. Slabá interakce // Fyzický encyklopedický slovník. - M., Velká ruská encyklopedie, 2003. - str. 693
↑ Naumov A.I. Fyzika atomového jádra a elementárních částic. - M., Vzdělávání, 1984. - S. 195-197

Literatura

Bethe G. , Morrison F. Elementární teorie jádra. - M . : Zahraniční literatura, 1958. - 670 s.
Yavorsky B.M. Příručka fyziky pro inženýry a studenty vysokých škol. - M. : Oniks, 2007. - 1056 s. - ISBN 978-5-488-01248-6 .