CP-symmetrie: verschil tussen versies
Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
Aanp. tekst |
Geen bewerkingssamenvatting |
||
Regel 7:
Het verval van B-[[mesonen]] is een transformatie naar andere quarks, door de zwakke wisselwerking. De B-mesonen zouden stabiel zijn ware het niet dat de b-quark en antiquark een lading van de zwakke wisselwerking bevatten. Aangezien dat het geval is en B-mesonen zwaarder zijn dan vele andere mesonen, zijn er veel manieren hoe het B-meson kan vervallen. Al deze manieren bestaan er uit dat de b-quark zich transformeert in een andere quark, een t-, c- of u-quark, waarbij een t-quark zelf ook weer moet transformeren aangezien deze zwaarder is dan de b-quark. Veel van deze transformaties kunnen experimenteel worden waargenomen en de lading van de zwakke wisselwerking kan worden gemeten.
Volgens het [[standaardmodel]] komt CP-schending voor in de zwakke wisselwerking. Specifieker, wanneer quarks transformeren door de zwakke wisselwerking in quarks met een andere elektrische lading. Alle interacties van dit type worden beschreven door de [[Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix]], kortweg CKM matrix. Deze matrix bestaat uit de negen verschillende koppelingsconstanten van de zwakke wisselwerking. Om de relaties die worden voorspeld door het standaardmodel te testen, moeten alle elementen, zowel het reële als imaginaire deel, bekend zijn. Om de imaginaire groottes van de elementen te bepalen, moet de CP-schending in veel meson vervalprocessen worden gemeten.
Met behulp van het standaardmodel en de CKM matrix kan er een ruwe schatting worden gemaakt over het voorkomen van CP-schending in vervalprocessen van B-mesonen. Dit biedt dus tevens een mogelijkheid om een experiment te bedenken, waarmee het standaard model gecontroleerd kan worden.
B-mesonen kunnen vervallen in veel verschillende combinaties van lichtere deeltjes, daarom moet men als eerst bepalen welke combinaties de grootste waarschijnlijkheid hebben om CP-symmetrie te schenden.
Als CP-symmetrie niet geschonden wordt moet het verval van het B-meson en zijn [[antideeltje]] gelijk verlopen, een verschil in vervalratio’s duidt op CP-schending. Echter deze verschillen kunnen klein zijn en daardoor moeilijk te observeren.
De meeste veelbelovende onderzoeken hebben betrekking op kleine verschillen en hangen waarschijnlijk af van het moment waarop het deeltje of antideeltje vervalt. Echter het verval vindt dusdanig snel plaats, dat deze tijd niet te meten is. Men baseert zich daarom op de afstand die een deeltje aflegt tussen ontstaan en verval. Hiervoor zijn echter zeer geavanceerde deeltjesversnellers en detectoren nodig.
Regel 20:
== CP probleem sterke wisselwerking ==
Het CP probleem in de sterke wisselwerking is een probleem in de deeltjesfysica en is de vraag waarom [[
:<math>{\mathcal L} = -\frac{1}{4} {\mathrm {tr}\,} F_{\mu\nu}F^{\mu\nu}-\frac{n_f g^2\theta}{32\pi^2}
Regel 30:
De bekendste oplossing van het probleem is de [[Peccei-Quinn theorie]]. Dit is een oplossing gesuggereerd door R. D. Peccei en H. R. Quinn in 1977. Zij postuleerden dat de volledige Lagrangiaan van het standaardmodel invariant zou zijn onder een extra symmetrie, tegenwoordig de Peccei-Quinn symmetrie genoemd. Deze axiale symmetrie is een symmetrie van de klassieke theorie, onderhevig aan axiale anomalie en het kan spontaan worden gebroken.
Als gevolg van het spontaan verbreken van de symmetrie moeten er Golstone bosonen worden ingevoerd,
== Baryongetal en de asymmetrie van materie en antimaterie ==
Regel 36:
Eén van de onopgeloste theoretische vraagstukken is waarom het heelal hoofdzakelijk bestaat uit materie, in plaats van gelijke hoeveelheden materie en antimaterie. In het standaardmodel zou de [[oerknal]] gelijke hoeveelheden van materie en antimaterie moeten hebben gecreëerd als er sprake is van CP-symmetrie. Dit betekent dat protonen zouden annihileren met antiprotonen, elektronen met positronen en neutronen met antineutronen etc., dit zou als gevolg hebben dat er enkel fotonen zouden bestaan in het heelal. Aangezien dit overduidelijk niet het geval is, moeten de fysische wetten anders zijn voor materie dan voor antimaterie, oftewel er moet sprake zijn van CP-schending.
Hierom heeft men gepostuleerd dat er een kracht is waarbij het baryongetal en leptongetal niet behouden blijft. Het [[baryongetal]] is gedefinieerd als
:<math>\Delta n_{bar} = n_{bar} - n_{anti-bar}</math>
Regel 53:
Observatie heeft een waarde voor r<sub>bar</sub> geleverd. r<sub>bar</sub> Is ongeveer gelijk aan 10<sup>10</sup>, namelijk 2,6 < r<sub>bar</sub> 10<sup>10</sup> < 6,2. Dit betekent dat voor elke tien miljard jaar voor paren van deeltje en antideeltje er één extra deeltje was zonder antideeltje om te annihileren tot de achtergrondstraling. Dit is een zeer klein getal.
De vraag is dus onder welke omstandigheden het baryongetal gelijk kan zijn aan nul in het begin, de Planck tijd, en kan ontwikkelen tot een waarde ongelijk aan nul. De Russische theoretische fysicus [[Andrei Sacharov]] schreef in een paper dat er drie voorwaarden zijn om dit mogelijk te maken.
#Aangezien het baryongetal in het begin anders is dan aan het eind, moet er een baryongetal schendende transformatie bestaan.
#CP-symmetrie moet geschonden worden. Als dit niet het geval is, zou er voor elke transformatie waarbij het baryongetal verandert een CP geconjugeerde transformatie zijn en zou er geen baryon nummer ongelijk aan nul kunnen ontstaan.
Regel 62:
=== Grand unified theories ===
Toen het concept van GUTs [[theorie van alles]] ontstond werd er pas aandacht geschonken aan de paper van Sacharov, omdat er standaard aan de drie benodigde voorwaarden worden voldaan in deze theorieën.
#Reacties waarbij het baryongetal verandert, moeten bestaan. Aangezien quarks en leptonen in dezelfde ‘Gauge group’ worden geplaatst moeten er gauge interacties bestaan die baryon- en leptongetallen kunnen veranderen.
#Deze modellen zijn dusdanig complex dat er meerdere bronnen zijn van CP-schending.
#De ‘grand unification’ betekent dat er een energieschaal, M<sub>GUT</sub>, is waarbij de fase verandert. Bij temperaturen rond M<sub>GUT</sub> zijn er deeltjes, X
Het feit dat dit probleem opgelost kan worden door GUT modellen is een groot voordeel van deze modellen, aangezien ze niet zijn opgezet om de asymmetrie te verklaren.
| |||