Mesoneista

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Mesoni koostuu kvarkista ja antikvarkista. Miten siis on mahdollista, etteivät ne annihiloidu?
Mesonit ovat erittäin lyhyt ikäisiä, mutta miten niitä voi edes olla olemassa?

Kommentit (13)

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26912
Liittynyt16.3.2005
kabus
Mesoni koostuu kvarkista ja antikvarkista. Miten siis on mahdollista, etteivät ne annihiloidu?
Mesonit ovat erittäin lyhyt ikäisiä, mutta miten niitä voi edes olla olemassa?



Varatut mesonit koostuvat erilaisista kvarkeista. Esim. up ja antidown muodostavat positiivisen pionin. Varauksettomissa mesoneissa kvarkit ja antikvarkit ovat samaa laatua ja annihiloivat toisensa, mikä näkyy elinajoissa. Esimerkiksi varaukseton pioni, joka on kvanttimekaaninen lineaarikombinaatio up-antiup ja down-antidown kvarkkipareista, hajoaa yli kahdeksan kertaluokkaa nopeammin (8E-17 s) kuin varatut pionit (3E-8 s).

Vierailija
Neutroni
kabus
Mesoni koostuu kvarkista ja antikvarkista. Miten siis on mahdollista, etteivät ne annihiloidu?
Mesonit ovat erittäin lyhyt ikäisiä, mutta miten niitä voi edes olla olemassa?



Varatut mesonit koostuvat erilaisista kvarkeista. Esim. up ja antidown muodostavat positiivisen pionin. Varauksettomissa mesoneissa kvarkit ja antikvarkit ovat samaa laatua ja annihiloivat toisensa, mikä näkyy elinajoissa. Esimerkiksi varaukseton pioni, joka on kvanttimekaaninen lineaarikombinaatio up-antiup ja down-antidown kvarkkipareista, hajoaa yli kahdeksan kertaluokkaa nopeammin (8E-17 s) kuin varatut pionit (3E-8 s).



Eikö kaikki antihiukkaset siis tuhoakaan mitä tahansa tavallista materiaa. Esim. positroni tuhoaa vain elektronin, mutta ei vaikka anti-upkvarkkia? Eli antihiukkanen annihiloi vain vastinkappaleensa kanssa?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26912
Liittynyt16.3.2005
kabus
Eikö kaikki antihiukkaset siis tuhoakaan mitä tahansa tavallista materiaa. Esim. positroni tuhoaa vain elektronin, mutta ei vaikka anti-upkvarkkia? Eli antihiukkanen annihiloi vain vastinkappaleensa kanssa?



Juu, noin se menee. Muunlaiset reaktiot ovat monimutkaisempia erilaisten säilymislakien takia. Ja se annihilaatiokin ottaa aikansa, ja sitä edeltää usein jonkinlainen sidottu tila. Esim. elektronin ja positronin tapauksessa positroniumin, jonka ikä on sadan pikosekunnin luokkaa.

Vierailija
Neutroni
kabus
Eikö kaikki antihiukkaset siis tuhoakaan mitä tahansa tavallista materiaa. Esim. positroni tuhoaa vain elektronin, mutta ei vaikka anti-upkvarkkia? Eli antihiukkanen annihiloi vain vastinkappaleensa kanssa?



Juu, noin se menee. Muunlaiset reaktiot ovat monimutkaisempia erilaisten säilymislakien takia. Ja se annihilaatiokin ottaa aikansa, ja sitä edeltää usein jonkinlainen sidottu tila. Esim. elektronin ja positronin tapauksessa positroniumin, jonka ikä on sadan pikosekunnin luokkaa.



Elin esim. neutroneita saa tykittää positroneilla niin paljon kuin huvittaa, mutta ne eivät tuhoudu?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26912
Liittynyt16.3.2005
kabus
Elin esim. neutroneita saa tykittää positroneilla niin paljon kuin huvittaa, mutta ne eivät tuhoudu?



Heikko vuorovaikutus positronin ja neutronin (down-kvarkin) välillä on mahdollinen. Reaktion seurauksena syntyy protoni (up-kvarkki) ja elektronin neutriino.

Mutta tuo on eri reaktio kuin annihilaatio antiup- ja antidown-kvarkkeja sisältävän hiukkasen (esim. antineutroni) kanssa.

Vierailija
Neutroni

Heikko vuorovaikutus positronin ja neutronin (down-kvarkin) välillä on mahdollinen. Reaktion seurauksena syntyy protoni (up-kvarkki) ja elektronin neutriino.




Eikö tuo riko energian säilymislakia? Beeta+hajoamisessa neutroni hajoaa protoniksi, positroniksi ja elektronin neutriinoksi. Joten miten neutroni voi muuttua protoniksi positronista?

Mitenkäs kävisi ptotoneille positronipommituksessa?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26912
Liittynyt16.3.2005
kabus
Eikö tuo riko energian säilymislakia? Beeta+hajoamisessa neutroni hajoaa protoniksi, positroniksi ja elektronin neutriinoksi. Joten miten neutroni voi muuttua protoniksi positronista?



En tiedä vaadittavia energioita. Tuollaisessa tapauksessa, kun hiukkasta pommitetaaan toisella, endotermiset reaktiot voivat saada energiansa pommitettavien hiukkasten liike-energiasta.

Mitenkäs kävisi protoneille positronipommituksessa?



Protonissa on kaksi u-kvarkkia ja yksi d-kvarkki. Heikko vuorovaikutus positronin kanssa voisi periaatteessa muuttaa d-kvarkin u-ksi, ja tuottaa jonkin hämärän delta++ -baryonin, joka hajoaisi heti. En kuitenkaan tiedä, estääkö joku säilymislaki tuollaisen reaktion. Delta ++:n spin on 3/2 ja protonin ja positronin vain 1/2, joten se voi tuottaa ylipääsemättömän ongelman.

Jos positronien energia on iso, silloin energia voisi muuttua kaikenlaisiksi hiukkaspareiksi.

Vierailija
kabus
Mesoni koostuu kvarkista ja antikvarkista. Miten siis on mahdollista, etteivät ne annihiloidu?
Mesonit ovat erittäin lyhyt ikäisiä, mutta miten niitä voi edes olla olemassa?

Vahvalle vuorovaikutukselle ei pysty kirjoittamaan eksaktia potentiaalin lauseketta, mutta Feynmanin calculuksella alimman kertaluvun QCD:sta voidaan laskea approksimatiivinen effektiivinen potentiaali, kun kvarkkien välinen etäisyys on hyvin pieni. Kun etäisyys on luokkaa <0.1 fm, niin kvarkin ja antikvarkin välinen effektiivinen potentiaali on puhtaasti samaa muotoa kuin Coulombin potentiaali eli

V(r) = -f*a*h*c/r,

missä a on vahvan vuorovaikutuksen kytkentävakio, h Planckin vakio, c valonnopeus, r kvarkkien välinen etäisyys ja f "väritekijä", joka riippuu tarkasteltavien kvarkkien(/antikvarkkien) väritiloista alussa ja lopussa. Jos tarkastellaan kvarkkia ja antikvarkkia oktettitilassa, esim. rb eli sisääntuleva kvarkki tilassa punainen ja sisääntuleva antikvarkki tilassa antisininen, niin värivarauksen säilymislain perusteella myös ulosmenevän kvarkin täytyy olla punainen ja ulomenevän antikvarkin antisininen, jolloin f:lle saadaan arvoksi -1/6. Tällöin vahva vuorovaikutus on repulsiivinen voima.

Jos tarkastellaan kvarkkia ja antikvarkkia singlettitilassa, esim. (1/sqrt(3))*(rr + bb + gg), niin myös ulosmenevät hiukkaset ovat singlettitilassa, ja f:n arvoksi saadaan 4/3. Tällöin vahva vuorovaikutus on attraktiivinen voima.

Edellä olevan perusteella kvarkin ja antikvarkin muodostama sidottu tila on mahdollinen singlettikonfiguraatiossa (mesoni) mutta ei oktettikonfiguraatiossa (tällöin värilliset mesonit olisivat mahdollisia).

Lisätietoa löytyy esim. tuosta kirjasta: http://www.amazon.com/Introduction-Elem ... 0471603864

Vierailija

Onko olemassa pitkäikäisiä mesoneita, edes teoriassa? Mesonien eliniät ovat niin lyhyiä, ettei niitä minusta voisi kutsua edes omaksi partikkeliksi.

Toinen kysymys on mesonista, jonka elinikä oli muistaakseni 2,2s. Sen elinikä tuntuu noin pitkälle, koska ne liikkuvat melkein valonnopeudella. Siis nämä kosmisesta säteilystä syntyneet mesonit.

Vierailija
kabus
Onko olemassa pitkäikäisiä mesoneita, edes teoriassa? Mesonien eliniät ovat niin lyhyiä, ettei niitä minusta voisi kutsua edes omaksi partikkeliksi.

Kyllä mesonit valitettavasti ovat sen verran epästabiileita systeemeitä, että pisimmät keskielinajat jäävät 10^-8 s tuntumaan. Tuolta löytyy lista mesoneista ja niiden elinajoista: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_me ... _of_mesons Mesonit ovat kvarkin ja antikvarkin sidottuja tiloja, siis komposiittipartikkeleita siinä missä vaikkapa epästabiilit ytimetkin.

Toinen kysymys on mesonista, jonka elinikä oli muistaakseni 2,2s. Sen elinikä tuntuu noin pitkälle, koska ne liikkuvat melkein valonnopeudella. Siis nämä kosmisesta säteilystä syntyneet mesonit.

Tuo 2,2 tuntuu sen verran tutulta luvulta, että mahdatkohan nyt tarkoittaa myoneita? Niiden elinaika on 2,2 µs eivätkä ne ole mesoneita vaan leptoneita kuten elektronitkin.

Vierailija
Schlierenzauer
Toinen kysymys on mesonista, jonka elinikä oli muistaakseni 2,2s. Sen elinikä tuntuu noin pitkälle, koska ne liikkuvat melkein valonnopeudella. Siis nämä kosmisesta säteilystä syntyneet mesonit.

Tuo 2,2 tuntuu sen verran tutulta luvulta, että mahdatkohan nyt tarkoittaa myoneita? Niiden elinaika on 2,2 µs eivätkä ne ole mesoneita vaan leptoneita kuten elektronitkin.



Jep. Sekoitin myoneihin. Tuosta elinajastakaan en ollut varma, mutta lähetin viestin kuitenkin. Viisaammat osasivat korjata.

Myonin elinaika on noin 2,2 mikrosekuntia ja niitä esiintyy myös ilmakehän ylimmissä kerroksissa. Sen liikkuessa lähes valonnopeudella ulkopuolisesta havainnoitsijasta se näyttää elävän pidempään.



Eli miten pitkään se näyttäisi elävän ulkopuolisen havannoitsijan silmin? Olettaen, että tuo 2,2 mikrosekuntia on laskettu todelliseksi eliniäksi.

Vierailija
kabus
Myonin elinaika on noin 2,2 mikrosekuntia ja niitä esiintyy myös ilmakehän ylimmissä kerroksissa. Sen liikkuessa lähes valonnopeudella ulkopuolisesta havainnoitsijasta se näyttää elävän pidempään.



Eli miten pitkään se näyttäisi elävän ulkopuolisen havannoitsijan silmin? Olettaen, että tuo 2,2 mikrosekuntia on laskettu todelliseksi eliniäksi.

98% valonnopeudella liikkuvien kosmisen säteilyn synnyttämien myonien keskielinaika Maahan sidotussa koordinaatistossa on luokkaa 11,16 µs.

http://books.google.com/books?id=93E_vY ... CCkQ6AEwAA

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä5210
Liittynyt26.3.2005
Schlierenzauer
kabus
Myonin elinaika on noin 2,2 mikrosekuntia ja niitä esiintyy myös ilmakehän ylimmissä kerroksissa. Sen liikkuessa lähes valonnopeudella ulkopuolisesta havainnoitsijasta se näyttää elävän pidempään.



Eli miten pitkään se näyttäisi elävän ulkopuolisen havannoitsijan silmin? Olettaen, että tuo 2,2 mikrosekuntia on laskettu todelliseksi eliniäksi.

98% valonnopeudella liikkuvien kosmisen säteilyn synnyttämien myonien keskielinaika Maahan sidotussa koordinaatistossa on luokkaa 11,16 µs.

http://books.google.com/books?id=93E_vY ... CCkQ6AEwAA




Eli suomeksi: aivan riittävän "pitkäikäisiä" jotta niitä voidaan runsaasti havaita maan päälläkin. Yksi suhtiksen loistavista kokeelisista todisteista.

Uusimmat

Suosituimmat