Fire-fermion teori om den svage interaktion

Fire-fermion teorien om svag vekselvirkning er en teori om svag vekselvirkning , der tyder på, at transformationen af en nukleon under beta-henfald udføres som et resultat af vekselvirkningen af en hadronstrøm , der overfører for eksempel en neutron til en proton , og en leptonstrøm , der for eksempel giver anledning til en elektron og en antineutrino . Bygget i analogi med teorien om interaktion mellem ladning og elektromagnetisk felt i kvanteelektrodynamik . Det er den første teori om svage interaktioner . Skabt af Enrico Fermi i 1934 [1]

Beskrivelse

I henhold til kvantemekanikkens regler for forstyrrelsesteori er sandsynligheden for en kvantesystemovergang fra en tilstand til en anden pr. tidsenhed , hvor er interaktionen Hamiltonian , er antallet af sluttilstande i systemet pr. enhedsenergiinterval, er bølgefunktion af systemets indledende tilstand, er bølgefunktionen af systemets endelige tilstand. ${\frac {2\pi }{\hbar }}\left|\int \psi _{f}^{*}H\psi _{i}d\tau \right|^{2}\rho (E)$ $H$ $\rho (E)$ $\psi_{i}$ ${\displaystyle \psi _{f))$

Hovedantagelsen af fire - fermion teorien om svag interaktion er antagelsen om formen af Hamiltonian og bølgefunktionerne for start- og sluttilstanden [ 2 ] [3] [ 4 ] begyndelsestilstandnukleonens : er Dirac-matricer . $\int \psi _{f}^{*}H\psi _{i}d\tau ={\frac {G_{F}}{\sqrt {2}}}\int (u_{f} ^{*}\gamma _{\alpha }u_{i})(\psi _{e}^{*}\gamma _{\alpha }\psi _{\nu})d\tau$ $G_{F}$ ${\displaystyle u_{f))$ $\psi _{e}$ ${\displaystyle \psi _{\nu))$ $u_{{i}}$ $\gamma _{\alpha }$

Værdierne af elektronens og neutrinoens bølgefunktioner tages på det punkt i rummet, hvor nukleonen er placeret, integrationen udføres kun over nukleonens koordinater. Dette er analogt med betragtningen af en elektrons interaktion med en foton i kvanteelektrodynamik, hvor det antages, at elektronen og fotonen er på samme punkt.

I kvantebeskrivelsen af den dens Hamiltonian formen:harsvage [5] ${\frac {G_{F}}{\sqrt {2}}}\mathbf {\bar {p}} \gamma _{\alpha }\mathbf {n} \times \mathbf {\bar {e )) \gamma _{\alpha }\mathbf {\nu }$ $\mathbf {\bar {p}}$ $\mathbf {n}$ $\mathbf {\bar {e}}$ $\mathbf {\nu }$

Størrelsen kaldes den ladede firedimensionelle (vektor) nukleonstrøm . I den moderne teori om svag interaktion er det summen af tre led: strømninger. Her er lineære kombinationer af kvarker defineret af Kobayashi-Maskawa matrixen . , - fire Dirac-matricer , , . [5] $\mathbf {\bar {p)) \gamma _{\alpha }\mathbf {n}$ ${\bar {u}}O_{\alpha }d'+{\bar {c}}O_{\alpha }s'+{\bar {t}}O_{\alpha }b'$ $d',s',b'$ $d,s,b$ $O_{\alpha }=\gamma _{\alpha }(1+\gamma _{5})$ $\gamma _{\alpha }$ $\alpha =0,1,2,3$ ${\displaystyle \gamma _{5}=i\gamma _{0}\gamma _{1}\gamma _{2}\gamma _{3))$

Størrelsen kaldes den ladede firedimensionelle (vektor) leptonstrøm . I den moderne teori om svag interaktion er det også summen af tre led: [5] . $\mathbf {\bar {e)) \gamma _{\alpha }\mathbf {\nu}$ ${\bar {\nu _{e))}O_{\alpha }e+{\bar {\nu _{\mu ))}O_{\alpha }\mu +{\bar {\nu _{ \tau ))}O_{\alpha }\tau$

Konventionel elektromagnetisk strøm , brugt i kvanteelektrodynamik , hvor er operatøren for elektronskabelse (eller positron-udslettelse) , - operatøren for elektronudslettelse (eller positron-skabelse) ændrer ikke partikelladningen, så det kaldes neutral strøm . $\mathbf {\bar {e)) \gamma _{\alpha }\mathbf {e}$ $\mathbf {\bar {e}}$ $\mathbf {\bar {e}}$

Fermi-teorien forklarer formen af energispektret og giver den gennemsnitlige levetid for en neutron, som falder sammen i størrelsesorden med den erfaringsbaserede [6] .

Fermi konstant

Fermi-konstanten betegnes normalt som og har en værdi af størrelsesordenen 10 −62 J⋅m 3 [3] . $G_{F}$

Se også

Svagt samspil

Noter

↑ Fermi, E. Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I (tysk) // Zeitschrift für Physik . - 1934. - T. 88 , nr. 3 . - S. 161-177 . - doi : 10.1007/BF01351864 . - .
↑ Bethe, 1958 , s. 281.
↑ 1 2 Yavorsky, 2007 , s. 975.
↑ Fedorov V. V. Neutronfysik. - St. Petersborg: PNPI, 2004. - s. 150
↑ 1 2 3 Okun L. B. Svag interaktion // Physical Encyclopedic Dictionary. - M., Great Russian Encyclopedia, 2003. - s. 693
↑ Naumov A.I. Atomkernens og elementarpartiklernes fysik. - M., Uddannelse, 1984. - S. 195-197

Litteratur

Bethe G. , Morrison F. Elementær teori om kernen. - M . : Udenlandsk litteratur, 1958. - 670 s.
Yavorsky B.M. Håndbog i fysik for ingeniører og universitetsstuderende. - M . : Oniks, 2007. - 1056 s. - ISBN 978-5-488-01248-6 .