MARKUS KLUTE: Bună. Deci, în ultimul videoclip, ne-am uitat la intervalele de forțe. Așa că am văzut deja un aspect și am vrut să aflăm despre ce fel de interacțiune se întâmplă atunci când studiezi o anumită forță. Învățați despre purtătorul de forță notând intervalul în care forțele interacționează. În această clasă, vorbim despre dezintegrare. Dar în termeni mai generali , atunci când dorim să măsurăm proprietățile forțelor, avem la îndemână trei concepte care pot fi determinate experimental. Prima este masele de stări legate. | s- ar putea să vă amintiți din fizica atomică că învățați multe despre interacțiunea electromagnetică studiind, de exemplu, atomul de hidrogen, unde aveți un electron care circulă în jurul programului și puteți studia în detaliu aspecte ale interacțiunii electromagnetice. Al doilea aspect este ratele de descompunere a particulelor instabile sau lățimea unei particule instabile. Deci, în mecanica cuantică, durata de viață a particulei este legată de lățimea. Și asta este ceea ce vom discuta în acest videoclip. Și apoi, în sfârșit, ne putem uita la vitezele de reacție exprimate ca secțiuni transversale. Deci, acesta este subiectul următorului videoclip după acesta. Să vorbim despre descompunere. Deci putem defini acest nou simbol, rata de dezintegrare lambda, și s în funcție de timp, probabilitatea ca o particulă să supraviețuiască cel puțin până la un timp t. Acum putem discuta acest lucru și să spunem că probabilitatea la un moment dat t se referă la probabilitatea la un moment dat t plus delta t cu probabilitatea 1 minus rata de dezintegrare înmulțită cu intervalul de timp, delta t. Și astfel, din aceasta, aflăm că modificarea probabilității ca particulă să supraviețuiască este proporțională cu acea probabilitate și cu rata de dezintegrare. Deci, acum, dacă integrăm acest lucru, aflăm că logul acestei probabilități este egal cu niște constante ori rata de dezintegrare lambda ori timp. Așadar, dacă presupuneți pur și simplu că particula a existat la momentul inițial t, am spus că setăm k egal cu 0. Găsim această lege foarte faimoasă a dezintegrarii exponențiale , e la puterea lui minus lambda t. Și acest lucru este arătat aici în această imagine ca acest exponențial. Până acum, bine. Acum putem defini și privi puțin mai mult această distribuție. Putem, de exemplu, să ne uităm la timpul mediu pentru care trăiește o particulă, deoarece timpul mediu tau este pur și simplu dat de integrala de la 0 la infinit. Deci, practic, integrăm peste această distribuție pentru a obține timpul mediu pentru particule. Și asta este egal cu 1 peste rata de degradare, 1 peste lambda. Puteți face algebra, de fapt, pentru a urma asta. Deci, dacă acum exprimați această probabilitate ca particulă să supraviețuiască până la un timp t pe parcursul vieții, veți găsi că aceasta este egală cu e cu minus t pe durata de viață a particulei. Deci s-ar putea să nu doriți să priviți o particulă, ci o sumă de particule și să priviți dependența de timp a numărului de particule care au supraviețuit. Deoarece este egal cu numărul de particule în funcție de timp, este egal cu numărul inițial de particule ori probabilitatea ca orice particulă dată să supraviețuiască. Și asta, din nou, dat de acest exponențial. În fizica nucleară, se vorbește adesea despre timpul de înjumătățire, timpul de înjumătățire al particulei sau despre [INAUDIBIL]. Și acest lucru este dat, așa cum ați presupune, până în momentul în care jumătate dintre particule se descompun. Deci N din tau 1/2 este egal cu numărul de particule inițiale, N0 peste 2. Și descoperiți, atunci, că acest timp de înjumătățire este legat de durata de viață a particulei cu un factor de aproximativ 2/3. Acest lucru duce la o oarecare confuzie în valorile numerice, uneori, când cereți răspunsuri specifice de aici sus, în experimente. În regulă, deci apare un alt aspect al dezintegrarilor, care provine dintr-o proprietate fundamentală a mecanicii cuantice. Deci, dacă aveți o stare instabilă, sau orice stare instabilă nu are o stare de energie exactă, rezultă, dacă doriți, din principiul incertitudinii. Deci, lățimea particulei este cuantificată și este cuantificată cu această lambda aici. Și dacă puteți vedea, lambda se referă, din nou, la rata de dezintegrare sau durata de viață a particulei. O altă complicație poate apărea atunci când există mai multe moduri de descompunere a particulei. De exemplu, aveți un boson Higgs, așa cum vedem în următorul diapozitiv, care s- ar putea descompune în mai multe -- are o modalitate de a se descompune în mai multe particule. Aici, definim o lățime parțială, unde lățimea parțială este definită ca jumătate din lățimea particulei pentru a se degrada într-un mod specific. Și apoi lățimea totală a particulei este dată de suma lățimilor parțiale ale tuturor modalităților posibile de dezintegrare a particulei. Folosind aceasta, puteți calcula, de asemenea, probabilitatea ca o particulă să se descompună într-un mod specific. Asta se numește „fracția de ramificare”. Și asta este dat de lățimea parțială împărțită la lățimea totală sau greutatea de dezintegrare parțială împărțită la rata de dezintegrare totală. Din nou, totalul trebuie să fie 1, probabilitatea ca o particulă să se descompună în orice mod este 1. Prin urmare, suma rapoartelor de ramificare este de asemenea 1. Bine, deci uitându-mă la un exemplu specific, bosonul Higgs este probabil exemplul meu preferat din toată această clasă. Găsești aici, având în vedere fracții de ramificare sau rapoarte ale unor moduri de dezintegrare specifice, pentru că nu este întotdeauna în care dezintegrarea bosonului Higgs, ci cea mai dominantă. Cel mai proeminent este cel cu descompunerea bosonului Higgs într-o pereche de quarci b. Vom vedea mai târziu, poate chiar ca exercițiu, de ce funcția de distribuție a rapoartelor de ramificare este așa cum este prezentată aici. Bosonul Higgs a fost măsurat cu o masă de 125 gV și puțin. Și vedeți la această masă aici, modul de dezintegrare proeminent este pur și simplu bara b, dar este, de asemenea, posibil ca exponențialul să se descompună într-o pereche de bosoni W, unde o diagramă de buclă interesantă în gluoni. Chiar și așa, gluonii sunt fără masă, sau tau, farmec, bosonii Z și așa mai departe. Și tocmai v-am arătat într-o lucrare care a fost trimisă astăzi la arXiv, bosonul Higgs se poate degrada într-o pereche de muoni cu un raport de ramificare de 2 ori 10 la minus 4. Deci este destul de rar, dar este posibil.