Počáteční a konečný stav záření - Initial and final state radiation

Ve fyzice částic počáteční a konečný stav záření se vztahuje na určité druhy radiačních emisí, které nejsou způsobeny^{[je zapotřebí objasnění ]} zničení částic.^[1][2] Je to důležité při experimentálních a teoretických studiích interakcí u urychlovačů částic.

Vysvětlení počátečních a konečných stavů

Urychlovače a urychlovače částic vytvářejí srážky (interakce) částic (jako např elektron nebo proton ). V terminologii kvantový stav, srážející se částice tvoří Počáteční stav. Při srážce mohou být částice zničeny nebo vyměněny za vzniku případně různých sad částic Konečné stavy. Počáteční a konečný stav interakce souvisí prostřednictvím tzv. Rozptylové matice (S-matice ).

The amplituda pravděpodobnosti pro přechod kvantového systému z počátečního stavu s vektorem stavu ${ displaystyle | i rangle}$ do vektoru konečného stavu ${ displaystyle | f rangle}$ je dán rozptylem maticový prvek

${ displaystyle S_ {fi} = langle f | S | i rangle ;,}$

kde ${ displaystyle S}$ je S-matice.

Příklad zničení elektron-pozitron

Feynmanův diagram vyhlazení elektron-pozitron

The zničení elektron-pozitron interakce:

${ displaystyle e ^ {+} e ^ {-} až 2 gamma}$

má příspěvek z Feynmanova diagramu druhého řádu zobrazeného vedle:

V počátečním stavu (dole; časný čas) je jeden elektron (např⁻) a jeden pozitron (např⁺) a v konečném stavu (nahoře; pozdě) jsou dva fotony (γ).

Jiné státy jsou možné. Například na LEP,
E⁺
+
E⁻
→
E⁺
+
E⁻
nebo
E⁺
+
E⁻
→
μ⁺
+
μ⁻
jsou procesy, kde počáteční stav je elektron a pozitron, které se srazí za vzniku elektronu a pozitronu nebo dvou mionů opačného náboje: konečné stavy.

Fenomenologie

V tomto Feynmanově diagramu an elektron a a pozitron zničit, vyrábějící a foton (představovaná modrou sinusovou vlnou), která se stane a tvaroh -antikvark pár, po kterém jedna částice vyzařuje a gluon (představovaná zelenou spirálou).

V případě záření v počátečním stavu vyzařuje jedna z příchozích částic záření (například foton, wlog ) před interakcí s ostatními, takže snižuje energii paprsku před přenosem hybnosti; zatímco u konečného záření vyzařují rozptýlené částice záření a protože k přenosu hybnosti již došlo, výsledná energie paprsku klesá.

Analogicky s bremsstrahlung, pokud je záření elektromagnetické, někdy se tomu říká paprsek strahlung, a podobně může mít gluon-strahlung (jak je znázorněno na Feynmanově obrázku s gluonem) stejně jako v případě QCD.

Výpočtové problémy

V těchto jednoduchých případech ne software pro automatický výpočet balíčky jsou potřeba a průřez analytický výraz lze snadno odvodit alespoň pro nejnižší aproximaci: Narozená aproximace také se nazývá vedoucí pořadí nebo úroveň stromu (jako Feynmanovy diagramy mít pouze kmen a větve, žádné smyčky). Interakce při vyšších energiích otevírají velké spektrum možných konečných stavů a ​​následně zvyšují počet výpočtových procesů.

Výpočet amplitudy pravděpodobnosti v teoretické částicové fyzice vyžaduje použití poměrně velkých a komplikovaných integrálů u velkého počtu proměnných. Tyto integrály však mají pravidelnou strukturu a mohou být graficky znázorněny jako Feynmanovy diagramy. Feynmanův diagram je příspěvkem konkrétní třídy cest částic, které se spojují a rozdělují, jak je popsáno v diagramu. Přesněji a technicky je Feynmanův diagram grafickým znázorněním a rušivé příspěvek do amplituda přechodu nebo korelační funkce kvantově mechanické nebo statistické teorie pole. V rámci kanonický formulace kvantové teorie pole, Feynmanův diagram představuje termín v Wickova expanze perturbativní S-matice. Případně cesta integrální formulace teorie kvantového pole představuje amplitudu přechodu jako vážený součet všech možných historií systému z počátečního do konečného stavu, pokud jde o částice nebo pole. Amplituda přechodu je pak dána jako maticový prvek S-matice mezi počátečním a konečným stavem kvantového systému.

Reference

externí odkazy

• Počáteční a konečné záření ve výrobě Z Přežil kvantové deníky.
• Interakce paprsek-paprsek D. Schulte
• ISR a Beamstrahlung