Курсовая, контрольная работа. Примеры выполнения

Учебные материалы по ядерной физике, курс физика атомного ядра и частиц

Нейтрино рождают очарованные частицы

    _e,, - участвуют только в слабых взаимодействиях.

Рис.1. Взаимодействие мюонных нейтрино с протонами

    Анализ реакций с образованием очарованных частиц и последующего их распада представляет собой довольно сложную проблему. Необходимо идентифициаровать большое число частиц, измерив их массы. Поэтому одним из эффективных детекторов для наблюдения таких процессов является пузырьковая камера.
   На рис. 1 показаны реакции взаимодействия мюонного нейтрино с протоном, наблюдавшиеся в пузырьковой водородной камере, помещенной в магнитное поле (ЦЕРН).

    В результате реакции в первичном акте взаимодействия образуются 3 частицы: мезонный резонанс D^*+, протон и отрицательно заряженный мюон. На рис. 1 видны траектории протона и отрицательно мюона, вылетающих из точки взаимодействия, помеченной цифрой 1. Т. к. время жизни  D^*+ мало, он распадается в точке рождения на нейтральный D⁰ - мезон и положительно заряженный ⁺ - мезон
D^*+ D⁰ + ⁺.
    Поэтому в точке 1 наблюдается еще один след принадлежащий ⁺ , образовавшемуся в результате распада D^*+. Второй след ⁺ - принадлежит положительно заряженному ⁺ - мезону, образующемуся в результате распада

    Распад D⁰ - также наблюдается в точке 1 из - за его малого времени жизни.
По изменению радиуса кривизны траектории можно наблюдать цепочку последовательных распадов

Образовавшийся в точке 1 отрицательно заряженный K^--мезон провзаимодействовал с протоном вещества пузырьковой водородной камеры в точке 2 с образованием - гиперона и положительно заряженного ⁺- мезона.

- гиперон в точке 2 распался на нейтрон и ^- - мезон

В результате в точке 2 видны следы от двух вылетающих пионов ⁺ и ^-, образовавшихся в реакциях (4) и (5).
    Нейтрон образовавшийся в реакции (5) в точке 3, провзаимодействовал с протоном вещества пузырьковой камеры и в результате в точке 3 наблюдается протон отдачи.
    Нейтральные частицы (n, , , _e) образовавшиеся в реакции не оставляют следов в пузырьковой камере.     Очарованные частицы распадаются преимущественно с образованием странных частиц.

Рис. 2. Рождение и распад очарованного бариона

    На рис. 2 показана фотография пузырьковой камеры в Брукхевене, на которой впервые зафиксировано рождение очарованного бариона. В правой части рисунка показана соответствующая фотографии схема, где траектории частиц, не оставляющие треков в пузырьковой камере, показаны штриховыми линиями. Нейтрино, внизу схемы взаимодействует с протоном. В результате взаимодействия возникает 5 заряженных частиц - отрицательный мюон, 3 положительных и 1 отрицательный пиона и одна нейтральная частица -гиперон. Спирали - это электроны, движущиеся в магнитном поле. -гиперон образует характерную V-образную картину, когда распадается на протон и отрицательный пион. Анализ треков приводит к выводу, что -гиперон и четыре пиона образовались в результате распада очарованного бариона с массой около 2.4 ГэВ. Его распад происходит настолько быстро, что заметного трека в пузырьковой камере не видно. Однако  о его образовании можно заключить из анализа образовавшихся частиц.

+ p + ^-,
  + ⁺ + ⁺ + ⁺ + ^-.