Decaimiento de la partícula

El decaimiento de la partícula es el proceso espontáneo de una transformación de la partícula elemental en otras partículas elementales. Durante este proceso, una partícula elemental se hace una partícula diferente con menos masa y una partícula intermedia como el W boson en el decaimiento de muon. La partícula intermedia entonces transforma en otras partículas. Si las partículas creadas no son estables, el proceso del decaimiento puede seguir.

El decaimiento de la partícula también es usado para referirse al decaimiento de hadrons. Sin embargo, el término típicamente no es usado para describir el decaimiento radiactivo, en el cual un núcleo atómico inestable se transforma en un núcleo más ligero acompañado por la emisión de partículas o radiación, aunque los dos sean conceptualmente similares.

Note que este artículo usa unidades naturales, donde

Probabilidad de supervivencia y vida de la partícula

El decaimiento de la partícula es un proceso de Poisson, y de ahí la probabilidad que una partícula sobrevive durante el tiempo t antes de que descomposición dé una distribución exponencial cuyo tiempo constante depende de la velocidad de la partícula:

::

:where

:: está la vida media de la partícula (cuando en reposo), y

:: es el factor de Lorentz de la partícula.

Mesa de vidas de la partícula elementales

Todos los datos son de Particle Data Group.

:

Precio del decaimiento

La vida de una partícula da el inverso de su precio del decaimiento, la probabilidad por unidad de tiempo que la partícula decaerá. Para una partícula de un M de masas y P de cuatro ímpetus, el precio del decaimiento diferencial da la fórmula general

::

:where

:: el n es el número de partículas creadas por el decaimiento del original,

El::S es un factor combinatorio para explicar estados finales indistinguibles (véase abajo),

:: es el elemento de la matriz invariante o amplitud que une el estado inicial con el estado final (utilización por lo general calculada diagramas de Feynman),

:: es un elemento del espacio de la fase y

:: es la de cuatro ímpetus de la partícula i.

El factor S da

::

:where

:: el m es el número de juegos de partículas indistinguibles en el estado final y

:: es el número de partículas del tipo j, de modo que.

El espacio de la fase se puede determinar de

::

:where

:: es una función del delta de Dirac de cuatro dimensiones,

:: es el (tres-) ímpetu de la partícula i, y

:: es la energía de partícula i.

Uno se puede integrar sobre el espacio de la fase para obtener el precio del decaimiento total para el estado final especificado.

Si una partícula tiene ramas del decaimiento múltiples o modos con estados finales diferentes, su precio del decaimiento lleno se obtiene sumando los precios del decaimiento para todas las ramas. La proporción que se bifurca para cada modo da su precio del decaimiento dividido en el precio del decaimiento lleno.

Decaimiento de dos cuerpos

Precio del decaimiento

Diga una partícula paternal del M de masas de decaimientos en dos partículas, marcadas 1 y 2. En el marco de resto de la partícula paternal,

:

que se obtiene requiriendo que de cuatro ímpetus conservarse en el decaimiento, es decir

:

También, en coordenadas esféricas,

:

Usando la función del delta para funcionar el e integrales en el espacio de la fase para un estado final de dos cuerpos, uno encuentra que el precio del decaimiento en el marco de resto de la partícula paternal es

:

De dos marcos diferentes

El ángulo de una partícula emitida en el marco del laboratorio se relaciona con el ángulo que ha emitido en el centro del marco de ímpetu por la ecuación

::

Decaimiento de 3 cuerpos

El elemento del espacio de la fase de una partícula que decae en tres es

::

Masa compleja y precio del decaimiento

La masa de una partícula inestable es formalmente un número complejo, con la verdadera parte que es su masa en el sentido habitual y la parte imaginaria que es su precio del decaimiento en unidades naturales. Cuando la parte imaginaria es grande comparado con la verdadera parte, piensan por lo general de la partícula como una resonancia más que una partícula. Esto es porque en la teoría del campo cuántica una partícula del M de masas (un número real) a menudo se cambia entre otras dos partículas cuando no hay bastante energía de crearlo, si el tiempo para viajar entre estas otras partículas es bastante corto, de la orden 1/m, según el principio de incertidumbre. Para una partícula de masa, la partícula puede viajar durante tiempo 1/M, pero decaimientos después del tiempo del pedido de. Si entonces la partícula por lo general decae antes de que complete sus viajes.

Véase también



Buscar