Transcript Standaardmodel en sterke kernkracht

Krachten
R.Strength
10-42
10-13
10-2
10
Sterke kernkracht
stabiliteit?
nieuwe kracht:
 sterke kernkracht
kracht deeltjes: gluonen
mg=0 MeV
g
2
Pauli uitsluitingsprincipe.
• 2 indentieke fermionen kunnen niet dezelfde
• quantumtoestand bezetten.
• Bepaalt elektronschilstructuur van atomen
• Bepaalt dat moleculen niet oneindig samengedrukt kunnen worden
• Witte dwergen en neutronensterren
• Probleem; vondst van het   deeltje (sss)...
• Hoe kan dit (sss) deeltje bestaan?
• Oplossing; de 3 quarks zijn
verschillend en dragen een
‘kleurlading’.
• Kleurlading voor gewone deeltjes is er in de kleuren rood, groen
en blauw.
• Kleurlading voor antideeltjes is er in de kleuren anti-rood, antigroen, anti-blauw.
• Ieder quark heeft 1 kleur.
• Ieder anti-quark heeft 1 anti-kleur
• Een waarneembaar deeltje is altijd kleurloos!
Controleer voor baryon en meson!
• Deeltjes met kleur ondervinden de sterke kernkracht
• De wisselwerkerdeeltjes van deze kracht zijn gluonen (lijmdeeltjes).
• Een anti-kleur is niets anders dan wit – de kleur zelf.
• Een quark is niet los waarneembaar.
• Dit komt doordat de sterke kernkracht sterker wordt voor grotere
afstanden!
• Uit elkaar trekken van quarks kost zoveel energie dat er nieuwe
quark/antiquark paren ontstaan.
• Juist op korte afstand wordt de bindende kracht nihil. De quarks
zijn als het ware vrij. Hoe deze vrije quarks bewegen is lastig te
voorspellen.
• In een meson of baryon zitten nog veel meer onzichtbare quarks;
‘sea’ quarks. Deze zorgen voor 99% van de massa.
• Alleen de ‘valence’ quarks, 3 bij baryonen en 2 bij mesonen, zijn de
quarks die interactie aangaan met andere deeltjes.
En de leptonen dan?
• Leptonen zijn kleurloos en niet gevoelig voor sterke kernkracht.
• Leptonen hebben ook geen lading of massa.
• Leptonen reageren dus alleen via de zwakke kernkracht.
• Dit is het diagram voor de sterke wisselwerking.
• Het gluon is het wisselwerkerdeeltje, ook wel het lijmdeeltje
genoemd.
• De kracht werkt op alle deeltjes met kleurlading, dat zijn alleen
quarks.
• Het gluon draagt altijd het verschil van de kleuren mee, en heeft
dus altijd 2 kleuren.
• De sterke interactie vindt plaats door uitwisseling van een gluon.
Quarks hebben kleurlading. Gluonen laten de quarks
continue van kleur wisselen. Dit geeft een aantrekkende
(sterke) kernkracht.
Dit is een voorbeeld van een proton waarin de (uud) quarks
gebonden zijn door 4 gluonen en er zijn ook 2 sea quarks
aanwezig.
• Sterke interactie zien we bijvoorbeeld aan het werk tussen baryonen
en mesonen.
•De quarks kunnen opnieuw worden “verdeeld”.
•Er kunnen ook nieuwe quark-antiquark paren ontstaan.
Let op; er is bij sterke wisselwerking behoud van quarkgetal per
generatie. Alleen bij zwakke wisselwerking kunnen quarks (en
leptonen) van type veranderen.
•Er geldt ook dat er behoud is van baryongetal.
•Quarks hebben baryongetal +1/3
•Antiquarks hebben baryongetal -1/3
•Baryonen (qqq) hebben baryongetal +1
•Anti-baryonen (qqq) hebben baryongetal -1
•Alle mesonen hebben automatisch baryongetal 0
•Deze reactie kan niet;
•Deze reactie kan wel (mits genoeg energie);
•Dit kan ook (baryongetal steeds 0);
er is dus geen wet van behoud van mesongetal.
• Opgave 17.
Bestudeer onderstaande processen en geef aan of ze mogelijk of
onmogelijk zijn. Houdt rekening met behoud van leptongetal,
baryongetal. Geef aan welke kracht werkt of dat een bepaalde
kracht niet kan werken doordat er geen behoud van quarkgetal is.
• Opgave 18.
Sommige deeltjes kunnen vervallen onder invloed van verschillende
krachten. Teken al de mogelijke diagrammen voor de volgende
processen. Welke kracht is aanwezig?
• Extra; De W en Z deeltjes zijn onderling gekoppeld;
• Het higgs mechanisme zorgt ervoor dat de theorie
renormaliseerbaar blijft en niet ‘ontploft’.
• Fotonen zijn onderling niet gekoppeld omdat deze zelf geen lading
hebben.
• Extra
• Omdat de krachtdeeltjes zelf wel lading (kleurlading) hebben,
kunnen gluonen ook onderling interactie aangaan.
• Interactie tussen gluonen ziet er als volgt uit;