International Physics Masterclasses

Objavte znova Z bozón

V tejto časti sa oboznámite s koncovými nástrojmi, ktoré budete potrebovať, aby ste mohli pokračovať vo svojej práci. Konkrétne pôjde o fyzikálne metódy a matematické techniky. S nimi budete znovuobjavovať Z bozón a iné známe častice, hľadať Higgsov bozón, a v neposlednom mieste budete skúmať nepoznané!

Trik, ktorý budete používať, aby ste sa utvrdili, že pri zrážke vznikla skutočne určitá častica, spočíva v tom, že nebudete určovať iba produkty jeho rozpadu, ako sú páry mión-antimión, elektrón-pozitrón alebo fotónové páry, ale budete tiež rekonštruovať hmotnosť rozpadávajúcej sa častice.

Ako vidíte, hmotnosť je charakteristika častice, ktorá spolu s ostatnými charakteristikami môže byť použitá na jej jednoznačnú identifikáciu.

Aby ste pochopili, ako zrekonštruovať hmotnosť, potrebujete vedieť, čo je to elektrónvolt (eV), čo je hybnosť a čo vektor. Viac informácií získate v nasledujúcich odkazoch: Jednotky energie, Hybnosť alebo Vektory.

Využijeme Einsteinov vzťah medzi energiou a hmotnosťou v kompletnejšom tvare, ako aj niektoré základné zákony zachovania: Energia a hybnosť sa pri akýchkoľvek procesoch v prírode zachovávajú. Ich celková hodnota pred a po zrážke musí byť rovnaká.

V nasledujúcej časti vysvetlíme užitočný vzťah, ktorý nám umožní získať hmotnosť “materskej” rozpadajúcej sa častice, ak sú známe niektoré jej parametre.

Takto vyzerá tento vzťah pre Z bozón, ktorý sa rozpadá na elektrón a pozitrón.

V tejto krásnej rovnici je m0 hmotnosť, E je energia, p je hybnosť a c je rýchlosť svetla. Index e znamená elektrón a index Z znamená Z bozón. Prejdite na ďalšiu časť, aby ste sa naučili viac!

Ako budete hľadať Higgsov bozón? Keďže rozpad na elektrón a mión podľa je Štandardného Modelu veľmi málo pravdepodobný, bude lepšie, ak budete pokračovať s di-fotónovými a 4-leptónovými prípadmi.

Potom, pre H→γγ použite predchádzajúcu formula, pričom H nahradíte za Z a γ za e. Voilà!

Pre H→llll použite tiež predchádzajúcu formulu ale namiesto 2 častíc pridajte energie a hybnosti 4 leptónov a Z nazvite “materskou” časticou. Jednoduché, nemyslíte?

Prejdite na ďalšiu časť, aby ste sa naučili viac!