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山崎祐司(神戸大)
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H Z⁰ Z⁰ e⁺e⁻⁺⁻
ミューオン:赤線
電子:青
反跳ジェット:青,橙
ミューオンの運動量が
高く,ほとんどまっす
ぐ飛ぶ
→ 強い磁場中を長い距
離とばす必要あり
大きな検出器になる
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クォークは単体では存在しない
中間子 Meson (クォーク・半クォーク対)あるいは
核子 Nucleon(陽子,中性子…)= 準安定ハドロンに崩壊
タウレプトンは短寿命
中間子あるいは荷電レプトン (e, µ) とニュートリノに崩壊
重いクォークも崩壊
ニュートリノは検出できない
(準)安定な粒子 τ > 10−8 [s]
電子,光子
荷電ハドロン,中性ハドロン
ミューオン(µ)
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粒子
組成
生成メカニズム
質量[MeV] 寿命[s]
e±
素粒子
直接,光から対生成
0.511
∞
γ
素粒子
π0→γγ, 電子からの放射光
0
∞
荷電粒子が吸収
µ±
素粒子
直接,π±/K± 崩壊
106
2.210−6
e±νµνe 100%
q, g の破砕化, 中間子崩壊
135
8.410−17
γγ 99% γe+e− 1.2%
q, g の破砕化, 中間子崩壊
138
2.210−8
(cτ ~ 10m)
µνµ 99.98%
q, g の破砕化, 中間子崩壊
494
1.210−8
µνµ 63.44%
π±π0 20.92%
q, g の破砕化, 中間子崩壊
498
0.910−10
π+π−, π0π0
498
5.110−8
πeνe , πµνµ, 3π
π0
π±
1
(uu dd )
2
ud ( )
du ( )
K±
us ( K )
K0S
ds , sd
K0L
混合状態
su ( K )
p
uud
破砕化,ビームから
938
∞
n
udd
破砕化,ビームから
939
886
崩壊
peνe 100%
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強い相互作用の結合定数は,
相互作用のエネルギーが高
いほど小さい(低いほど大
きい)
力は距離が離れるほど強く
なる
ポテンシャルエネルギーに
より新たに粒子・反粒子が
対生成
ポテンシャル
エネルギーが
高くなっている
(r ) ~ r
中間子
中間子を形成し,多粒子
のジェットとなる
破砕化(fragmentation)
とよばれる
(r ) 1 r
中間子
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O(1GeV)
パートンが一つ放射
ee → qqg
ハードな散乱の
「3体崩壊」
拡大すると…
パートン間の不変
質量が1 GeV 程度に
なると, αS ~ 1 とな
り摂動計算が意味
をなさなくなる
→ 非摂動な束縛状
態(中間子)を
形成
O(√s)
次々にパートン
が放出される
(αS でかい)
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粒子の崩壊パターン,崩壊元の
質量の再構成から新粒子生成をとらえる
ミューオン:物質を貫通
させた後,磁場で曲げる
ハドロン粒子
(核子,中間子:クォー
クでできている)
厚い物質で止める
電磁相互作用をする
粒子(電子,光子)
止めてシャワーを起こ
し,物質中に落とした
エネルギーを測る
荷電粒子:
磁場で曲げて運動量を測る
ニュートリノ,
暗黒物質:
見えない!
(中性,弱い
相互作用のみ)
運動量保存
から推測
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イオン化などによるエネルギー損失 dE/dx
平均値:Bethe-Bloch の式
ばらつき:Landau 分布
エネルギー損失測定による粒子識別
進行方向の変化: multiple scattering
飛跡検出器の位置精度と運動量の関係
multiple scattering が運動量測定精度に与える影響
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