Fyra-fermionteori om den svaga interaktionen

Fyra-fermionteorin om svag interaktion är en teori om svag interaktion , vilket tyder på att omvandlingen av en nukleon under beta-sönderfall utförs som ett resultat av interaktionen av en hadronström , som överför till exempel en neutron till en proton , och en leptonström , som till exempel ger upphov till en elektron och en antineutrino . Byggd i analogi med teorin om interaktion mellan laddning och elektromagnetiskt fält inom kvantelektrodynamik . Det är den första teorin om svaga interaktioner . Skapad av Enrico Fermi 1934 [1]

Beskrivning

Enligt reglerna för störningsteorin för kvantmekaniken är sannolikheten för att ett kvantsystem övergår från ett tillstånd till ett annat per tidsenhet , där är interaktionen Hamiltonian , är antalet sluttillstånd i systemet per enhet energiintervall, är vågfunktionen för systemets initiala tillstånd, är vågfunktionen för systemets slutliga tillstånd. ${\frac {2\pi }{\hbar }}\left|\int \psi _{f}^{*}H\psi _{i}d\tau \right|^{2}\rho (E)$ $H$ $\rho (E)$ $\psi_{i}$ ${\displaystyle \psi _{f))$

Det huvudsakliga antagandet för fyra - fermionteorin om svag interaktion är antagandet om formen av Hamiltonian och vågfunktionerna för de initiala och slutliga tillstånden [ 2 ] [ :[4]]3 nukleonen är Dirac-matriser . $\int \psi _{f}^{*}H\psi _{i}d\tau ={\frac {G_{F}}{\sqrt {2}}}\int (u_{f} ^{*}\gamma _{\alpha }u_{i})(\psi _{e}^{*}\gamma _{\alpha }\psi _{\nu })d\tau$ $G_{F}$ ${\displaystyle u_{f))$ $\psi _{e}$ ${\displaystyle \psi _{\nu))$ $u_{{i}}$ ${\displaystyle \gamma _{\alpha ))$

Värdena för vågfunktionerna för elektronen och neutrinon tas vid den punkt i rymden där nukleonen är belägen, integrationen utförs endast över nukleonens koordinater. Detta är analogt med övervägandet av interaktionen mellan en elektron och en foton i kvantelektrodynamik, där det antas att elektronen och fotonen befinner sig i samma punkt.

I kvantbeskrivningen av den dess Hamiltonian formen:harsvaga [5] ${\frac {G_{F}}{\sqrt {2}}}\mathbf {\bar {p}} \gamma _{\alpha }\mathbf {n} \times \mathbf {\bar {e )) \gamma _{\alpha }\mathbf {\nu }$ $\mathbf {\bar {p}}$ $\mathbf {n}$ $\mathbf {\bar {e}}$ $\mathbf {\nu }$

Storheten kallas den laddade fyrdimensionella (vektor) nukleonströmmen . I den moderna teorin om svag interaktion är det summan av tre termer: strömmar. Här är linjära kombinationer av kvarkar definierade av Kobayashi-Maskawa-matrisen . , - fyra Dirac-matriser , , . [5] $\mathbf {\bar {p)) \gamma _{\alpha }\mathbf {n}$ ${\bar {u}}O_{\alpha }d'+{\bar {c}}O_{\alpha }s'+{\bar {t}}O_{\alpha }b'$ $d',s',b'$ $d,s,b$ $O_{\alpha }=\gamma _{\alpha }(1+\gamma _{5})$ ${\displaystyle \gamma _{\alpha ))$ $\alpha =0,1,2,3$ ${\displaystyle \gamma _{5}=i\gamma _{0}\gamma _{1}\gamma _{2}\gamma _{3))$

Storheten kallas den laddade fyrdimensionella (vektor) leptonströmmen . I den moderna teorin om svag interaktion är det också summan av tre termer: [5] . $\mathbf {\bar {e)) \gamma _{\alpha }\mathbf {\nu }$ ${\bar {\nu _{e))}O_{\alpha }e+{\bar {\nu _{\mu ))}O_{\alpha }\mu +{\bar {\nu _{ \tau ))}O_{\alpha }\tau$

Konventionell elektromagnetisk ström , som används inom kvantelektrodynamik , där är operatören för elektronskapande (eller positronförintelse) , - operatören för elektronförintelse (eller positronskapande) ändrar inte partikelladdningen, så det kallas neutralström . $\mathbf {\bar {e)) \gamma _{\alpha }\mathbf {e}$ $\mathbf {\bar {e}}$ $\mathbf {\bar {e}}$

Fermi-teorin förklarar formen på energispektrat och ger den genomsnittliga livslängden för en neutron, som sammanfaller i storleksordning med den erfarenhetsmässiga [6] .

Fermi konstant

Fermi-konstanten betecknas vanligtvis som och har ett värde i storleksordningen 10 −62 J⋅m 3 [3] . $G_{F}$

Se även

Svag interaktion

Anteckningar

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

Litteratur

Bethe G. , Morrison F. Elementary Theory of the Nucleus. - M . : Utländsk litteratur, 1958. - 670 sid.
Yavorsky B.M. Handbok i fysik för ingenjörer och universitetsstudenter. - M . : Oniks, 2007. - 1056 sid. - ISBN 978-5-488-01248-6 .