Teoria Fermi a decăderii β
În fizica particulelor , interacțiunea Fermi (cunoscută și sub numele de teoria Fermi a degradării β) este o explicație a radioactivității β , propusă de Enrico Fermi în 1933. Teoria presupune că patru fermioni interacționează direct între ei, într-un vârf (un vârf de convergența acțiunilor).
Această interacțiune explică degradarea beta a neutronului liber printr-o cuplare directă a unui neutron cu:
- un electron ,
- un antineutrino și
- un proton
Fermi a introdus pentru prima dată această cuplare în descrierea lui dezintegrarea beta în 1933. interacțiune Fermi a fost precursorul interacțiunii slabe teoria unde interacțiunea dintre proton-neutron si electron-antineutrino este mediată de un boson W virtuală. - .
Teoria lui Fermi este astăzi inclusă într-o teorie mai amplă, formalizată în 1968 de Sheldon Glashow , Steven Weinberg și Abdus Salam : teoria electrolabă .
Istoria respingerii inițiale și publicarea acesteia
Fermi și-a prezentat mai întâi teoria despre decăderea beta faimosului jurnal Nature , care a respins-o spunând că este „prea speculativă”. Natura a recunoscut ulterior că respingerea a fost una dintre cele mai mari greșeli editoriale din istoria sa. Fermi a trimis apoi lucrarea publicațiilor italiene și germane care au acceptat-o și au publicat-o în 1933 în aceste două limbi. Natura a republicat cu întârziere raportul Fermi despre decăderea beta în engleză.16 ianuarie 1939.
Fermi a găsit respingerea inițială a lucrării sale atât de îngrijorătoare încât a decis să se retragă temporar din fizica teoretică și, astfel, s-a orientat spre fizica experimentală. Acest lucru l-a condus pe scurt la faimoasa sa lucrare privind activarea nucleelor cu neutroni reci.
Natura interacțiunii
Interacțiunea ajută, de asemenea, la explicarea decăderii muonului printr-o cuplare a muonului, electron-antineutrino, muon-neutrino și electron, cu aceeași intensitate fundamentală a interacțiunii. Această ipoteză a fost avansată de Gershtein și Zeldovich și este cunoscută sub numele de ipoteza curentă a vectorului conservat.
Teoria celor patru fermioni a lui Fermi descrie remarcabil de bine interacțiunea slabă . Cu toate acestea, secțiunea transversală calculată crește sub forma pătratului energiei , făcând imposibil ca teoria să fie valabilă la energii mai mari de aproximativ 100 GeV . Soluția constă în înlocuirea interacțiunii de contact a patru fermioni cu o teorie mai completă (completarea ultravioletă) - un schimb de boson W sau Z așa cum se explică prin teoria electrovară .
σ≈GF2E2{\ displaystyle \ sigma \ approx G _ {\ rm {F}} ^ {2} E ^ {2}}
În teoria inițială, Fermi a presupus că forma interacțiunii este o cuplare de contact a doi curenți vectoriali. Prin urmare, Lee și Yang au arătat că nimic nu împiedică apariția unui curent axial care încalcă paritatea, lucru confirmat de experimentele efectuate de Chien-Shiung Wu .
Considerarea încălcării parității în interacțiunea Fermi a fost făcută de George Gamow și Edward Teller în tranzițiile Gamow-Teller, care descriu interacțiunea Fermi în termeni de decăderi „permise” care încalcă paritatea și de decăderi „super permise” păstrând-o care implică stări de spin ale electronului și respectiv neutrino antiparalel și paralel. Înainte de apariția teoriei electro-slabe și a modelului standard, George Sudarshan și Robert Marshak , precum și în mod independent Richard Feynman și Murray Gell-Mann, au fost capabili să determine structura tensorială corectă (minus vector axial, V - A a interacțiunii cu patru fermioni .
Constanta Fermi
Constantă Fermi de cuplare , a declarat constant Fermi , este constanta de cuplare care exprimă intensitatea interacțiunii Fermi G F . Cea mai precisă determinare experimentală a constantei Fermi vine din măsurarea duratei de viață a muonului, care este invers proporțională cu pătratul lui G F (atunci când neglijăm masa muonului în fața masei bosonului W).
În formularea modernă:
GF=28(gWmWvs.2)2(ℏvs.)3{\ displaystyle G _ {\ rm {F}} = {\ frac {\ sqrt {2}} {8}} \ left ({\ frac {g _ {\ rm {W}}} {m _ {\ rm {W}} c ^ {2}}} \ right) ^ {2} \ left (\ hbar c \ right) ^ {3}},
sau:
Valoarea recomandată a constantei este dată de:
GF(ℏvs.)3=1.1663787(6)×10-5GeV-2{\ displaystyle {\ frac {G _ {\ rm {F}}} {\ left (\ hbar c \ right) ^ {3}}} = 1 {,} 166 \, 378 \, 7 (6) \ times 10 ^ {- 5} \; {\ textrm {GeV}} ^ {- 2}}.
În modelul standard, constanta Fermi este legată de valoarea așteptată a vidului Higgs .
v=(2GF)-1/2≃246,22GeV{\ displaystyle v = ({\ sqrt {2}} G _ {\ rm {F}}) ^ {- 1/2} \ simeq 246.22 \; {\ textrm {GeV}}}
Note și referințe
-
Fermi 1933 .
-
Fermi 1934a .
-
Fermi 1934b .
-
FL Wilson , „ The Fermi's Theory of Beta Decay ” , American Journal of Physics , vol. 36, n o 12,1968, p. 1150 ( DOI 10.1119 / 1.1974382 , Bibcode 1968AmJPh..36.1150W , citiți online )
-
(ro) RP Feynman, Teoria proceselor fundamentale , WA Benjamin ,1962, capitolele 6 și 7
-
Griffiths 2008 , p. 314-315.
-
SS Gerstein și Ya. B. Zeldovich, JETP de fizică sovietică ,1958, p. 570
-
TD Lee și CN Yang , „ Întrebarea conservării parității în interacțiunile slabe ” , Physical Review , vol. 104, nr . 1,1956, p. 254–258 ( DOI 10.1103 / PhysRev.104.254 , Bibcode 1956PhRv..104..254L )
-
CS Wu , E Ambler , RW Hayward , DD Hoppes și RP Hudson , „ Test experimental de conservare a parității în degradarea beta ”, Physical Review , vol. 105, nr . 4,1957, p. 1413–1415 ( DOI 10.1103 / PhysRev.105.1413 , Bibcode 1957PhRv..105.1413W )
-
Leite Lopes și Escoubès 2005 , cap. 6 , p. 282 și 284.
-
Mayet 2017 , cap. 5 , sect. 5.4 , § 5.4.1 , p. 123.
-
Basdevant 2016 , cap. 5 , sect. 5.4 , p. 114.
-
Taillet, Villain și Febvre 2018 , sv Fermi (constanta lui), p. 297, col. 2 .
-
Leblond 2013 , p. 95.
-
DB Chitwood , „ Măsurarea îmbunătățită a duratei de viață a muonului pozitiv și determinarea constantei Fermi ”, Physical Review Letters , vol. 99,2007, p. 032001 ( DOI 10.1103 / PhysRevLett.99.032001 , Bibcode 2007PhRvL..99c2001C , arXiv 0704.1981 )
-
Basdevant 2016 , cap. 6 , sect. 6.3 , § 6.3.2 , p. 133.
-
Griffiths 2008 , (9.36), p. 313.
-
Griffiths 2008 , (9.38), p. 315.
-
CODATA 2018 .
-
T. Plehn și M. Rauch , „ Cuplarea Quartg Higgs la coliziuni de hadroni ”, Physical Review D , vol. 72,2005, p. 053008 ( DOI 10.1103 / PhysRevD.72.053008 , Bibcode 2005PhRvD..72e3008P , arXiv hep-ph / 0507321 )
Vezi și tu
Bibliografie
Enrico Fermi
-
[Fermi 1933] (it) E. Fermi , „ Tentativo di una teoria dell'emissione dei raggi beta ” [„Beta-ray emission theory test”], La Ricerca Scientifica , vol. 2, n o 12,Dec. 1933, p. 491-495.
-
[Fermi 1934a] (it) E. Fermi , „ Tentativo di una teoria dei raggi β ” [„Essay on β-ray theory”], Il Nuovo Cimento , vol. 11, n o 1,Ianuarie 1934, p. 1-19 ( DOI 10.1007 / BF02959820 , Bibcode 1934NCim ... 11 .... 1F ).
-
[Fermi 1934b] (de) E. Fermi , „ Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I ” [„ Testul teoriei razelor β. I ”], Zeitschrift für Physik , vol. 88 Fără oase 3-4,Martie 1934, p. 161-177 ( DOI 10.1007 / BF01351864 , Bibcode 1934ZPhy ... 88..161F ).
Lucrări
-
[Basdevant 2016] J.-L. Basdevant , Fizica cuantică și aplicațiile sale , Paris, Vuibert , col. „LMD / Fizică”,august 2016, 1 st ed. , 1 vol. , IX -421 p. , bolnav. , fig. și grafic. , 24 cm ( ISBN 978-2-311-40039-7 , EAN 9782311400397 , OCLC 957581835 , notificare BnF n o FRBNF44272737 , SUDOC 194834077 , prezentare online , citiți online ).
-
[Griffiths 2008] (ro) DJ Griffiths , Introducere în particulele elementare , Weinheim, Wiley-VCH , col. „ Manual de fizică ”,August 2008, A 2 -a ed. ( 1 st ed. Martie 1987), 1 vol. , XVI -454 p. , bolnav. , 25 cm ( ISBN 978-3-527-40601-2 , EAN 9783527406012 , OCLC 370167125 , SUDOC 129840572 , prezentare online , citire online ).
-
[Leite Lopes și Escoubès 2005] J. Leite Lopes și B. Escoubès ( pref. De J.-M. Lévy-Leblond ), Sursele și evoluția fizicii cuantice: texte fondatoare , Les Ulis, EDP Sciences , cu excepția col. ,Noiembrie 2005( Repr. In fac-sim. Of Ed. OfNoiembrie 1994), 1 st ed. , 1 vol. , XIV -316 p. , bolnav. , fig. , grafic. și portr. , 24 cm ( ISBN 2-86883-815-4 , EAN 9782868838155 , OCLC 80146859 , notificare BnF n o FRBNF39987077 , SUDOC 094109842 , prezentare online , citire online ).
-
[Mayet 2017] F. Mayet , Fizică nucleară aplicată , Louvain-la-Neuve, De Boeck Sup. , col. „LMD / Fizică”,Mai 2017, A 2 -a ed. ( 1 st ed. martie 2015), 1 vol. , 204 p. , bolnav. și grafic. , 24 cm ( ISBN 978-2-8073-1351-4 , EAN 9782807313514 , OCLC 990185068 , notificare BnF n o FRBNF45295016 , SUDOC 201847973 , prezentare online , citiți online ).
-
[Taillet, Villain și Febvre 2018] R. Taillet , L. Villain și P. Febvre , Dicționar de fizică , Louvain-la-Neuve, De Boeck Sup. , cu excepția col. ,Ianuarie 2018, A 4- a ed. ( 1 st ed. Mai 2008), 1 vol. , X -956 p. , bolnav. și fig. , 24 cm ( ISBN 978-2-8073-0744-5 , EAN 9782807307445 , OCLC 1022951339 , SUDOC 224228161 , prezentare online , citire online ).
Articole
-
[Chitwood și colab. 2007] (ro) DB Chitwood și colab. (MuLan), „ Măsurarea îmbunătățită a duratei de viață a muonului pozitiv și determinarea constantei Fermi ” [„Măsurarea mai bună a duratei de viață a muonului pozitiv și determinarea constantei Fermi”], Phys. Rev. Lett. , vol. 99, nr . 3,Iul. 2007, 1 st parte. , art. n o 3, id. 032001 ( DOI 10.1103 / PhysRevLett.99.032001 , Bibcode 2007PhRvL..99c2001C , arXiv 0704.1981 , rezumat ).
linkuri externe
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">