Úlohy 30
Tajuplné častice
Úlohy
V nasledujúcich úlohách použi údaje z tab. 30.1 (na konci stránky) všade tam, kde je potrebné.
30.1. (30-2)Častica kozmického žiarenia, ktorej kinetická energia je 1015 eV, sa vo vrchnej atmosfére zrazí s jedným jadrom atmosféry. Predpokladaj, že celá jej energia sa zužitkuje na tvorbu elektrón-pozitrónových párov. Koľko elektrón pozitrónových častíc je schopná častica vytvoriť?
30.2. Detektory rozmiestnené na veľkej ploche registrujú súčasnú „spŕšku“ elektrónov tak veľkej intenzity, že sa dá predpokladať, v celej spŕške bolo 3×1010 elektrón-pozitrónových párov. Aká bola najmenšia možná kinetická energia častice kozmického žiarenia, ak predpokladáme, že spŕšku vyvolala jediná častica?
30.3. (30-3)Terčík bombardujeme časticou, ktorej energia jej 6,2 GeV, následne čoho vznikne jeden protón-antiprotónový pár. Koľko energie zostane v tejto zrážke na kinetickú energiu častíc, fotóny a podobne?
30.5. (30-4)Predpokladajme, že mióny letia rýchlosťou 0,999c. Do akej priemernej vzdialenosti sa dostanú od miesta vzniku, než sa rozpadnú na elektrón a dve neutrína?
30.6. Do akej priemernej vzdialenosti sa dostane od miesta vzniku (z nášho pohľadu) pión π0, ak letí rýchlosťou 0,9999c.
30.7. Do akej priemernej vzdialenosti sa dostanú mióny od miesta ich vzniku v hornej atmosféry (z nášho pohľadu), ak ich energia je 15 GeV?
30.8. Tauóny sa v hornej atmosfére dostanú v priemere len na 7 cm od miesta svojho vzniku. Aká je ich energia v jednotkách GeV?
30.9. (30-7)Intermediálny bozón W+ sa rozpadá nasledovne W+→e++νe. (a) Aká bude energia pozitrónu v ťažiskovej sústave W+ v jednotkách GeV? (b) Aká bude energia elektrónového neutrína v ťažiskovej sústave W+ v jednotkách GeV?
30.10. Intermediálny bozón W− sa rozpadá nasledovne W−→μ−+ˉνμ. (a) Aká bude energia miónu v ťažiskovej sústave W−? (b) Aká bude energia miónového antineutrína v ťažiskovej sústave W−?
30.14. Pión π− je antičastica piónu π+. Ako vyzerá rozpad zodpovedajúci rozpadu z úlohy 30.13?
Názov | Symbol | mc2 | τ | el.náboj/e | spin/ℏ | zloženie (kvarky) | ℓe | ℓμ | ℓτ |
intermediálne bozóny | |||||||||
fotón | γ | 0 | stabil. | 0 | 1 | - | |||
gluón | g | 0 | 0 | 1 | - | ||||
gravitón | 0 | 0 | 2 | - | |||||
W | W± | 80,4 GeV | 3×10−25 s | ±1 | 1 | - | |||
Z | Z | 91,2 GeV | 3×10−25 s | 0 | 1 | - | |||
higgs | H0 | 125,1 GeV | 1,56×10−22 s | 0 | 0 | - | |||
leptóny elektrón | e− | 0,511 MeV | stabil. | −1 | 1/2 | - | +1 | 0 | 0 |
pozitrón | e+ | 0,511 MeV | stabil. | +1 | 1/2 | - | −1 | 0 | 0 |
el. neutríno | νe | <1,1 eV | ? | 0 | 1/2 | - | +1 | 0 | 0 |
el. antineutríno | ˉνe | <1,1 eV | ? | 0 | 1/2 | - | −1 | 0 | 0 |
mión | μ− | 105,7 MeV | 2,20×10−6 s | −1 | 1/2 | - | 0 | +1 | 0 |
antimión | μ+ | 105,7 MeV | 2,20×10−6 s | +1 | 1/2 | - | 0 | −1 | 0 |
miónové neutríno | νμ | <1,1 eV | ? | 0 | 1/2 | - | 0 | +1 | 0 |
miónové antineutríno | ˉνμ | <1,1 eV | ? | 0 | 1/2 | - | 0 | −1 | 0 |
tauón | τ− | 1776,9 MeV | 2,90×10−13 s | −1 | 1/2 | - | 0 | 0 | +1 |
antitauón | τ+ | 1776,9 MeV | 2,90×10−13 s | +1 | 1/2 | - | 0 | 0 | −1 |
tauónové neutríno | ντ | <1,1 eV | ? | 0 | 1/2 | - | 0 | 0 | +1 |
tauónové antineutríno | ˉντ | <1,1 eV | ? | 0 | 1/2 | - | 0 | 0 | −1 |
kvarky | |||||||||
up (hore) | u | 2,16 MeV | - | +2∕3 | 1∕2 | u | |||
down (dole) | d | 4,67 MeV | - | −1∕3 | 1∕2 | d | |||
charm (pôvabný) | c | 1,27 GeV | - | +2∕3 | 1∕2 | c | |||
strange (podivný) | s | 93 MeV | - | −1∕3 | 1∕2 | s | |||
top (vrchný) | t | 93 MeV | - | +2∕3 | 1∕2 | t | |||
bottom (spodný) | b | 4,18 GeV | - | −1∕3 | 1∕2 | b | |||
baryónu (3 kvarky) | |||||||||
protón | p | 938,3 MeV | stabil. | +1 | 1/2 | uud | |||
neutrón | n | 939,6 MeV | 879 s | 0 | 1/2 | udd | |||
lambda | Λ | 1115,7 MeV | 2,63×10−10 s | 0 | 1/2 | uds | |||
sigma + | Σ+ | 1189,4 MeV | 8,02×10−11 s | +1 | 1/2 | uus | |||
sigma 0 | Σ0 | 1192,6 MeV | 7,4×10−20 s | 0 | 1/2 | uds | |||
sigma - | Σ− | 1197,4 MeV | 1,48×10−10 s | −1 | 1/2 | dds | |||
ksí 0 | Ξ0 | 1314,9 MeV | 2,90×10−10 s | 0 | 1/2 | uss | |||
ksí - | Ξ− | 1321,7 MeV | 1,64×10−10 s | −1 | 1/2 | dss | |||
omega - | Ω− | 1672,5 MeV | 8,21×10−11 s | −1 | 3/2 | sss | |||
⋮ | ⋮ | ||||||||
mezóny (kvark-antikvark) | |||||||||
pión ± | π± | 139,6 MeV | 2,60×10−8 s | ±1 | 0 | uˉd,ūd | |||
pión 0 | π0 | 135,0 MeV | 8,52×10−17 s | 0 | 0 | uū−dˉd | |||
kaón ± | K± | 493,7 MeV | 1,24×10−10 s | ±1 | 0 | uˉs,ūs | |||
kaón 0 | K0,ˉK0 | 497,6 MeV | - | 0 | 0 | dˉs,sˉd | |||
⋮ | ⋮ | ||||||||
preto K0 aj ˉK0 sa rozpadajú zvláštne. 8 známy stav na https://pdg.lbl.gov