شکل (1-5)- واپاشي كوارك تاپ 17
شکل(1-6)- توليد كوارك تاپ در برهمكنشهاي قوي به صورت نابودي كوارك و پاد كوارك و همجوشي گلوئون 18
شکل(1-7)- فرآيندهاي توليد كوارك تاپ منفرد 20
شکل (2-1)- ناحيههاي مجاز براي سهمهاي فيزيك جديد در عدم تقارن كلي در تواترون و عدم تقارن بار كلي در 31
شکل (2-2)- واپاشي بتايي ميون 34
شکل (2-3)- تصحيح سطح مقطع مدل استاندارد در به دليل وجود و مقايسه با روش نظريه ميدان موثر38
شکل (3-1)- ورتكس الكترومغناطيسي50
شکل (3-2)- سه زير – فرآيند همجوشي گلوئون شركت كننده در توليد زوج كوارك تاپ52
شکل (3-3)- پراكندگي ذرات در چارچوب مركز جرم53
شکل (3-4)- دياگرام فاينمن مربوط به فرآيند68
شکل (4-1)- زير فرآيندهاي همجوشي گلوئون شركت كننده در توليد همراه با ورتكس موثر73
شکل (4-2)- مقايسه سطح مقطع جزئي برحسب كسينوس زاويه پراكندگي براي فرآيند در مدل استاندارد و در مدل استاندارد همراه با تصحيحات فيزيك جديد در انرژي مركز جرم 99
شکل (4-3)- مقايسه سطح مقطع جزئي برحسب كسينوس زاويه پراكندگي براي فرآيند در مدل استاندارد و در مدل استاندارد همراه با تصحيحات فيزيك جديد در انرژي مركز جرم 100
شکل (3-4)- مقايسه سطح مقطع جزئي برحسب كسينوس زاويه پراكندگي براي فرآيند در مدل استاندارد و در مدل استاندارد همراه با تصحيحات فيزيك جديد در انرژي مركز جرم 100
فهرست جدول
جدولصفحه
جدول (1-1) سطح مقطعهاي فرآيندهاي توليد زوج كوارك تاپ در انرژيهاي مركز جرم متفاوت19
جدول (1-2) از اندازهگيريهاي آزمايشگاهي تواترون و در اين جدول استفاده شده است. عدم قطعيت آماري، سيستماتيك و درخشندگي براي عدم قطعيت كل در ستون آخر اضافه شده است19
جدول (1-3) سطح مقطعهاي فرآيندهاي توليد كوارك تاپ منفرد با در با انرژي مركز جرم و و در تواترون با انرژي مركز جرم 21
جدول (2-1) مقادير اندازهگيري شده و پيش بيني شده مشاهدهپذيرها در توليد در تواترون28
فصل 1
مدل استاندارد ذرات بنيادي
1-1 مقدمه
درک حاضر از اجزاي اصلي سازندهي ماده (ذرات بنيادي) و برهمکنشهاي بين آنها توسط مدل استاندارد فيزيک ذرات توصيف ميشود. نظريات و کشفيات تعداد زيادي از فيزيکدانها در طول قرن گذشته ، اين تصوير چشمگير را از ساختار اصلي ماده خلق کرده است. مدل استاندارد شامل فرميون ها (کوارکها و لپتونها) که ماده قابل مشاهده را تشکيل ميدهند، و بوزون ها (فوتونها، گلوئونها، و ) که مسئول برهمکنش بين ذرات ميباشند، است. مدل استاندارد تا زمان حاضر به خوبي آزمايش شده است و در توافق خوبي با دادههاي تجربي است. اما مدل استاندارد پايان راه نيست و فيزيکدانها در حال جستجو براي فيزيک وراي مدل استاندارد هستند. در سال 1995، سنگينترين و آخرين فرميون مدل استاندارد (کوارک تاپ) توسط آزمايشهاي و (در آزمايشگاه فرمي در آمريکا) در توليد جفت كوارك تاپ – پادكوارك تاپ که از طريق برهمکنش قوي توليد ميشوند، کشف شد. مدل استاندارد همچنين پيش بيني ميکند که کوارکهاي تاپ ميتوانند به طور منفرد از طريق برهمکنش ضعيف در شتابدهندهي هادروني توليد شوند. تاپ منفرد به سختي در آزمايشهاي و قابل کشف و مشاهده هستند چون آهنگ توليد آن بسيار کم ميباشد و بخصوص فرآيندهاي زمينه، آهنگهاي توليد خيلي بزرگتر از سيگنال دارند. با اين وجود کشف کوارک تاپ منفرد توسط آزمايش در دسامبر 2005 گزارش شد. آهنگ توليد کوارک تاپ منفرد در 1 در ژنو در سوئيس خيلي زياد است به طوريکه نه فقط به سادگي قابل کشف است بلکه ويژگيهاي کوارک تاپ با دقت زيادي قابل آزمايش است.

1-2 مدل استاندارد
مدل استاندارد يک نظريه ميدان پيمانهاي است که بر اساس گروه تقارن ميباشد. مدل استاندارد برهمکنشهاي قوي، ضعيف و الکترومغناطيسي را از طريق مبادلهي ميدانهاي پيمانهاي با اسپين يک توصيف ميکند. مدل استاندارد بر نظريه ميدانهاي کوانتومي بنا نهاده شده است [1].
1-2-1 ذرات و نيروهاي بنيادي
مدل استاندارد توصيفي ديناميكي از ذرات بر حسب ميدانهاي برهمکنش کننده ميباشد. هر ميدان يک ذره را توصيف ميکند و همه ميدانها مطابق با اسپين آنها به دو دسته تقسيم ميشوند. ذرات با اسپين فرميون ناميده ميشوند (کوارکها و لپتونها) و اجزاي اصلي ماده مشاهده پذير در اطراف ما هستند. تاكنون شش نوع کوارک كشف شده است که به سه نسل تقسيم ميشوند، و و . کوارکهاي بالا داراي بار الکتريکي و کوارکهاي پايين داراي بار الکتريکي هستند. نوکلئونهاي داخل هستهي اتمها از نسل اول کوارکها ، ساخته شدهاند. کوارکهاي نسل دوم و سوم نسبت به نسل اول داراي جرم بيشتري هستند و فقط در ابتداي خلقت جهان وجود داشتهاند. اين ذرات ناپايدار هستند و به ذرات نسل اول واپاشي ميکنند. در حال حاضر آنها در شتابدهندههاي ذرات با انرژي زياد قابل توليد هستند. جرم کوارکها از تقريبا (براي کوارک تا (براي کوارک تغيير ميکند. همچنين در مدل استاندارد شش نوع لپتون نيز وجود دارد که به سه نسل قابل تقسيم ميشوند: و و . نوترينوها ذرات بدون بار الکتريکي هستند و لپتونهاي باردار حامل بار و آنتي لپتونها حامل بار ميباشند. مطابق آخرين اندازهگيريهاي دقيق از نوسان نوترينوها، جرم نوترينوها غير صفر است. مدل استاندارد ذرات بنيادي توصيفي براي اين مسئله ارائه نمي دهد..
در قالب مدل استاندارد ذراتي با اسپين صحيح هستند که بوزون ناميده ميشوند و مسئول برهمکنش بين ذرات بنيادي هستند. مدل استاندارد سه نوع برهمکنش را بين ذرات توصيف ميکند: الکترومغناطيسي، ضعيف و قوي. عامل انجام برهمکنشهاي الکترومغناطيسي فوتونها ميباشند که بدون بار الکتريکي و بدون جرم سكون هستند. ذرات و عامل برهمکنشهاي ضعيف هستند. داراي بار الکتريکي و جرم حدود ميباشند. و بوزوني خنثي با جرمي حدود ميباشد. عامل انجام برهمکنشهاي قوي گلوئونها هستند که بدون بار الکتريکي و جرم ميباشند
مدل استاندارد شامل برهمکنشهاي گرانشي نيست اما از آنجا که نيروي گرانشي براي ذرات سنگين اهميت دارد، اثر آن براي ذرات بنيادي قابل اغماض است.
لاگرانژي هر برهمکنش تحت تبديلاتي که متناظر با يک گروه تقارني است، ناورداي پيمانهاي ميباشد. مدل استاندارد بر اساس گروه تقارني است. علامت نشان دهنده ابر بار ، علامت يعني برهم كنش بين ذرات چپگرد اتفاق ميافتد و علامت به اين معناست كه در برهم كنش ذرات بار رنگ ميگيرند. نظريهي برهمکنشهاي الکترومغناطيسي در اتحاد با نيروي ضعيف در گروه تقارني نهفته است و نيروهاي الکترومغناطيسي بين کوارکها و لپتونها را از طريق مبادله فوتونها توصيف ميکند. در مدل استاندارد همهي فرميونها ميتوانند برهمکنش ضعيف کنند. برهمکنشهاي ضعيف از طريق مبادلهي ، صورت ميگيرند. جرم زياد اين ذرات برد اثر نيروهاي ضعيف را به فواصل کوتاه محدود ميکند.
يکي از جنبههاي جالب مدل استاندارد ارائه فرمولبندي است که در آن نيروهاي الکترومغناطيس با ضعيف وحدت مييابند. اين وحدت با معرفي يک ميدان اسکالر (ميدان هيگز)، که تقارن را ميشکند و براي بوزونهاي و جرم توليد ميکند و فوتونها را بدون جرم باقي ميگذارد، انجام ميشود.
يكي از ويژگيهاي برهمكنش هاي ضعيف گذار بين كواركها با طعمهاي متفاوت است. در واقع ويژه حالات برهمكنش ضعيف كواركهاي پايين با ويژه حالات جرم يكي نيستند. ويژه حالات برهمكنش ضعيف با ويژه حالات جرم توسط ماتريس به هم مربوط ميشوند. اين ماتريس يكاني است و شامل 9 عنصر ميباشد. عناصر اين ماتريس قدرت گذار هر كوارك به كوارك ديگر را معين ميكند (اين گذار از طريق مبادله يك رخ ميدهد)
كه به صورت زير است:
نظريهاي که نيروهاي قوي بين کوارکها و گلوئونها و وجود ساختارهاي هادروني (مزونها و باريونها) را توصيف ميکند يک نظريهي ميدان کوانتومي پيمانهاي است كه کروموديناميک کوانتومي نام دارد. مشابه با مفهوم بار الکتريکي که در الکتروديناميک کوانتومي وجود دارد، در 2 کوارکها حامل بارهاي رنگ قرمز، سبز و آبي هستند. هر گلوئون حامل يک رنگ و يک پادرنگ است. حالات مقيد مشاهده شده در طبيعت مثل مزونها (دو کوارکي) و باريونها (سه کوارکي) از نظر رنگي خنثي هستند. تفاوت اصلي بين نظريهي الکتروديناميک کوانتومي و ناشي از اين واقعيت است که گلوئونها حامل بار رنگهستند در حاليکه فوتونها خنثي هستند. بنابراين گلوئونها برخلاف فوتونها ميتوانند با هم جفت شوند و برهمکنش کنند. در فواصل بسيار کوتاه برهمکنشي بين کوارکها و گلوئونها نيست و آنها آزاد و بدون برهمکنش هستند. اين ويژگي آزادي مجانبي نام دارد. در فواصل بلند قدرت برهمکنش قوي زياد ميشود تا کوارکها را داخل يک هادرون محدود3 کند. پتانسيل بين دو کوارکي که برهمکنش قوي ميکنند بر حسب فاصله به صورت زير ميتوان نوشت:
(1-1)
براي مثال اين محدوديت باعث ميشود در برخورد پروتونها با انرژي بالا وقتي مقدار زيادي انرژي به يک کوارک داخل پروتون منتقل ميشود، آن کوارک به صورت يک جت4 مشاهده شود. در واقع کوارک به خارج از پروتون حرکت ميکند در نتيجه انرژي پتانسيل ذخيره شده در ميدان رنگ بين کوارک و کوارکهاي ديگر زياد ميشود تا وقتي که اين انرژي به حد توليد يک جفت کوارک- پادکوارک برسد. اين فرآيند ادامه مييابد تا انرژي منتقل شده به کوارک اوليه تمام شود. اين فرآيند را به طور کلي هادرونيزاسيون5 مينامند. بنابراين به جاي داشتن يک تک کوارک يا گلوئون يک خوشه حاوي هادرونهاي مختلف داريم که همه در همان جهت حرکت کوارک اوليه حرکت ميکنند. فرآيند هادرونيزاسيون براي همهي کوارکها به جز کوارک تاپ، که قبل از فرآيند هادرونيزاسيون واپاشي ميكند ، رخ ميدهد [1].
1-3 برچسبزني حالتهاي كوارك و لپتون
براي اينكه يك لاگرانژي فشرده و خوانا داشته باشيم بايد تعدادي نتنويسي تعريف كنيم. از آنجايي كه اين نتنويسيها بايد شامل اطلاعاتي شوند كه هر ذره چگونه تحت تقارنهاي داخلي تبديل مييابد و نيز به دليل ويژگيهاي فضا – زمان آنها، ما به تعداد زيادي نتنويسي احتياج داريم.
حالت الكترون را در نظر بگيريد كه بوسيله يك اسپينور توصيف ميشود. حالتهاي راستگرد و چپگرد اينگونه تعريف ميشوند:
(1-2)
كه در آن و عملگرهاي تصوير هستند و به صورت زيرتعريف ميشوند:
(1-3)
اين جداسازي چپگردي و راستگردي حالتهاي الكترون را ميتوانيم براي هر يك از فرميونها انجام دهيم. نكتهاي كه در اينجا وجود دارد اين است كه حالتهاي چپگرد و راستگرد تحت به صورت متفاوت تبديل ميشوند. الكترونهاي راستگرد در الكتروضعيف به صورت نمايش تكتايي هستند در حالي كه الكترونهاي چپگرد در الكتروضعيف به صورت نمايش دوتايي هستند؛ شريك آنها نوترينوهاي چپگرد ميباشند
را به عنوان يك تكتايي و را به عنوان يك دوتايي الكتروضعيف تعريف ميكنيم. حالت بالا به و حالت پايين به در فضاي ضعيف اشاره دارد . چرخش در فضاي ، تبديل ميكند.
كواركهاي بالا و پايين هم در يك روش مشابه رفتار ميكنند. تعريف ميكنيم:
(1-4)
ما كواركهاي چپگرد را در در يك نمايش دوتايي قرار ميدهيم. آنهايي كه راستگرد هستند دوباره به صورت تكتايي قرار ميگيرند:
(1-5)
شاخص را براي توصيف اينكه چگونه كواركها در فضاي رنگ تبديل ميشوند احتياج داريم. درحاليكه نمايش اساسي يك دوتايي با دو مولفه است، نمايش حالت اساسي يك سه تايي با سه مولفه است، بنابراين ما به شاخصهاي ، و كه ميتوانند 1، 2 يا 3 باشند براي برچسب زني حالتهاي رنگ احتياج داريم. گاهي اوقات براي آساني بحث به جاي شاخصهاي رنگ ، و از ، يا استفاده ميكنيم. اگر يك رنگ خاص در يك جهت است، تركيب مشابه با (ويژگي متقارن سازي) بدون رنگ است (تنها يك اسپين تكتايي ميتواند ساخته شود). لپتونها تك تقارن رنگ يگانه هستند و بنابراين ما براي آنها شاخص رنگ نمينويسيم.
گلوئونها رنگ را از يك كوارك به كوارك ديگر انتقال ميدهند. ويژگيهاي فضا – زمان يك گلوئون شبيه ويژگيهاي فضا – زمان يك فوتون است، اما گلوئونها بار رنگ حمل ميكنند و بنابراين ميتوانند آن را تغيير دهند. ذرات باردار ميتوانند تكانه خود را با گسيل يا جذب يك فوتون تغيير دهند اما آنها نميتوانند به اين روش بار الكتريكي خود را تغيير دهند. ذرات حامل رنگ (كواركها يا گلوئونها) ميتوانند هم تكانه و هم بار رنگشان را با گسيل يا جذب يك گلوئون تغيير دهند.
از آنجايي كه گلوئونها بارهاي رنگ ، يا را به ديگري ارتباط ميدهند، ما به نه گلوئون احتياج داريم. اما به هر حال تركيب تحت چرخش در فضاي رنگ ناوردا است (بنابراين بدون رنگ است) و در حقيقت هشت حالت بار رنگ مستقل براي گلوئونها وجود دارد; كه معمولا گفته ميشود هشت نوع گلوئون وجود دارد.
نكتهاي كه در اينجا وجود دارد اين است كه ما هنگامي كه راجع به لپتونها بحث ميكرديم هيچ صحبتي در مورد نوترينوي راستگرد نكرديم، اما بحث ما شامل كواركهاي راستگرد و بود كه اين مسئله ممكن است به اين بستگي داشته باشد كه بدون جرم هستند، در حالي كه فرميونهاي ديگر به نظر جرمدار ميرسند. اگر نوترينوهاي راستگرد وجود داشته باشد يا بسيار سنگين است ويا به اندازه كافي برهم كنش ندارد تا توليد و آشكارسازي شود.
از آنجايي كه حالتهاي چپگرد و راستگرد فرميوني در نمايش جداگانه قرار ميگيرند، نقض پاريته را به صورت صريح خواهيم داشت زيرا نظريه تحت بازگشتپذيري اجزاي اسپين نسبت به جهت حركت ناوردا نيست. پس مدل استاندارد نقض پاريته مشاهده شده در طبيعت را به طور جزئي و به شكل زيبايي توصيف ميكند.
در اينجا ما تنها يك نسل از فرميونها را در نظر گرفتيم. دو نسل ديگر، و ذرات سنگينتري هستند كه در شتابدهندهها يا برخوردهاي اشعه كيهاني ايجاد شدهاند و چون نيمه عمر كوتاهي دارند به سرعت به ذرات نسل اول واپاشي ميكنند [2].
1-4 لاگرانژي كوارك و لپتون
ابتدا يک لاگرانژي براي کوارکها و لپتونهاي آزاد در نظر ميگيريم. اين لاگرانژي شامل يک جملهي جنبشي و يک جملهي جرمي براي ميدان است:
(1-6)
كه در آن جرم ذره است.
براي توصيف برهمکنشها ما به يک نظريه احتياج داريم که تقارنهاي پيمانهاي را در نظر بگيرد. اين به اين معني است که لاگرانژي بايد تحت تبديلات تقارن ناوردا بماند. يک تبديل تقارن بوسيلهي يک عملگر يکاني توصيف ميشود که روي ميدان به صورت عمل ميکند. اين عملگر ميتواند به صورت ترکيب خطي از مولد گروه، با ضرايب حقيقي بيان شو:.
(1-7)
از آنجايي که نظريه پيمانهاي موضعي است، ضرايب در فضا- زمان به مکان بستگي خواهند داشت. جبر مولدها بوسيله رابطهي زير تعريف ميشود:
(1-8)
كه در آن ضرايب ساختار گروه هستند. چون تبديل يكاني است جملهي جرمي تحت تبديل ناوردا خواهد ماند. اما اگر ما بخواهيم يک جملهي جنبشي براي لاگرانژي بسازيم که تحت تبديل تقارن ناوردا بماند بايد مشتق جزئي به مشتق همورداي زير تبديل شود:

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

(1-9)
كه ما در اينجا ميدان پيمانهاي داريم. تحت يک تبديل پيمانهاي، مشتق هموردا به اين شکل تبديل ميشود:
(1-10)
که اين بدان معني است که مشتق هموردا روي يک ميدان مانند ميدان خودش به شکل عمل ميكند. بنابراين جملهي جنبشي فرميون در لاگرانژي هم ناورداي پيمانهاي خواهد بود. براي ساختن جملهي جنبشي براي ميدانهاي پيمانهاي ما يک تانسور قدرت ميدان معرفي ميکنيم:
(1-11)
که به شکل تبديل ميشود. بنابراين ما قادريم که جملهي جنبشي ميدانهاي پيمانهاي را به اين شکل بنويسيم:
(1-12)
که در آن تريس، جمع روي شاخص گروه است. اين جمله به نوبه خود يک جملهي محتمل است که در لاگرانژي شرکت ميکند. ما بالاخره ميتوانيم لاگرانژي را براي يک نظريه پيمانهاي را به اين شکل بنويسيم:

(1-13)
در مدل استاندارد ما براي هر کوارک و لپتون يک ميدان داريم.گروه تقارني كلي ميباشد. گروه فقط روي کوارکها عمل ميکنند و توصيف کنندهي نيروي قوي هستند و ميدانهاي پيمانهاي متناظر گلوئونها هستند و گروه برهمكنش هاي الكتروضعيف را توصيف ميكنند [3].
1-5 QCD
نظريهاي که برهمکنشهاي قوي را توصيف ميکند يا به اختصار ناميده ميشود. نظريه بوسيلهي گروه پيمانهاي توصيف ميشود. بوزونهاي پيمانهاي متناظر گلوئونها هستند. اين گروه تقارن فقط روي کوارکها که ميتوانند سه بار رنگ حمل كنند عمل ميکند، كه نمايش زير ميدان كوارك در نظرگرفته ميشود:
(1-14)
اگر مولد گروه را به صورت و ميدان گلوئونها را به صورت در نظر بگيريم، مشتق هموردا را ميتوانيم اينگونه بنويسيم:
(1-15)
ثابت جفتشدگي برهمکنشهاي قوي 6 است. با وارد کردن اين به قسمت انرژي جنبشي لاگرانژي کوارک داريم:
(1-16)
از اينجا ميتوانيم ورتكس برهمكنش كوارك گلوئون را استخراج كنيم:
شكل (1-1)- ورتكس پايه كوارك گلوئون.
از آنجايي كه يك نظريه پيمانهاي غيرآبلي است، جملههاي بيشتري در لاگرانژي ظاهر خواهند شد:
(1-17)
جمله جنبشي براي ميدانهاي پيمانهاي شامل قسمت جنبشي گلوئون بعلاوهي جملات خود – برهمكنش گلوئونها خواهد بود. از آنجايي كه اين جمله به تنهايي نميتواند انتشارگر گلوئون را به دست دهد، وجود جملات ديگر ضروري ميشود.
در شكلهاي (1-2)، (1-3) و (1-4) نمودارهاي فاينمن7 مربوط به انتشارگرها، توابع موج و راسهاي درگير در برهمكنشها قرار داده شده است. در اين شكلها بوزونها با خطوط نقطه چين و فرميونها با خطوط پرنشان داده شدهاند [3].

شكل (1-2)- قوانين فاينمن مربوط به انتشارگرهاي بوزونها و فرميونهاي مدل استاندارد.
شكل (1-3)- قواعد فاينمن مربوط به توابع موج فرميونها روي ويژه حالتها (4 شكل بالا) و توابع موج گلوئونها روي ويژه حالتها (2شكل پايين).
شكل (1-4)- قواعد فاينمن از نظريه پيمانهاي قوي براي راس سه گلوئوني.
1-6 کوارک تاپ
در مدل استاندراد کوارک تاپ شريک کوارک است. بعد از کشف کوارک در سال ، که اولين شاهد بر نسل سوم کوارکها بود، فيزيکدانها منتظر مشاهدهي کوارک تاپ بودند. در حدود سال بعد شتابدهنده تواترون8 در آزمايشگاه فرمي در آمريکا توانست انرژي لازم براي توليد کوارک تاپ را فراهم و آن را توليد کند. سرانجام آزمايشهاي و آزمايشگاه فرمي وجود کوارک تاپ را در سال گزارش کردند. در ، کوارکهاي تاپ ميتوانند هم به صورت جفت از طريق برهمکنش قوي و هم به صورت منفرد از طريق برهمکنش ضعيف توليد شوند. کانال توليد جفت با سطح مقطع، کانال غالب در توليد کوارک تاپ ميباشد. جفت از طريق فرآيندهاي نابودي کوارک- پادکوارک و اتصال گلوئون- گلوئون توليد ميشود. سه مکانيزم متفاوت براي توليد کوارک تاپ منفرد در وجود دارد، کانال (که بزرگترين چشمهي توليد کوارک تاپ منفرد است)، کانال و کانال [1].
1-6-1 ويژگيهاي کوارک تاپ جرم و نيمهعمر: جرم کوارک تاپ توسط آزمايشهاي و با دقت خوبي اندازهگيري شده است. اين جرم که خيلي نزديک به مقياس شکست خود به خودي تقارن الکترو ضعيف است، باعث اهميت کوارک تاپ در جستجو براي هر گونه انحراف از مدل استاندارد ميشود. در مدل استاندارد پهناي کوارک تاپ توسط رابطهي زير داده ميشود:
(1-18)
که 9 ثابت جفتشدگي فرمي، عنصر ماتريس ، جرم کوارک تاپ، جرم بوزون و ثابت جفتشدگي برهمکنش قوي است. جرم زياد کوارک تاپ باعث کوتاه شدن نيمهعمر آن ميشود . اين خيلي کوتاهتر از مقياس زماني تشکيل يک حالت هادروني در است. بنابراين کوارک تاپ قبل از فرآيند هادرونيزاسيون از طريق برهمکنش ضعيف واپاشي ميکند و در نتيجه کوارک تاپ به صورت يک کوارک آزاد وجود دارد.
شکل (1-5)- واپاشي کوارک تاپ.
واپاشي: با فرض وجود سه نسل کوارک، بسيار نزديک به يک است در حاليکه بسيار کوچک است. بنابراين مدل استاندارد پيشبيني ميکند که کوارک تاپ با يک نسبت شاخه
اي10 خيلي نزديک به يک به يک بوزون و يک کوارک واپاشي ميکند.
نسبتهاي شاخهاي واپاشي تاپ به صورت زير است:
(1-19)
نسبت شاخهاي واپاشي کوارک تاپ به يک جفت کوارک- پادکوارک بزرگتر از واپاشي لپتوني است دارد چون هر كوارك داراي سه رنگ ميباشد [1].
1-6-2 توليد زوج کوارک تاپ از طريق برهمکنشهاي قوي
کوارک تاپ در برخوردهاي هادروني به صورت عمده از برهمكنشهاي قوي ايجاد ميشود. نابودي كوارك – پادكوارك و همجوشي11 گلوئونها دو زير – فرآيند توليد كوارك تاپ از طريق برهمكنش قوي است. در شكل 1-6 دياگرامهاي فاينمن مربوطه آورده شده است.

شکل (1-6)- توليد کوارک تاپ در برهمکنشهاي قوي به صورت نابودي کوارک و پاد کوارک و همجوشي گلوئونها.


دیدگاهتان را بنویسید