1 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 Decadimenti Deboli degli Adroni ● Considerazioni Generali ● Il decadimento  dei Nucleoni ●

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1 1 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 Decadimenti Deboli degli Adroni ● Considerazioni Generali ● Il decadimento  dei Nucleoni ● Decadimenti Semileptonici dei Mesoni Pseudoscalari ● Decadimenti Leptonici dei Mesoni Pseudoscalari

2 2 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 Considerazioni Generali ● A livello quark, e al primo ordine perturbativo, il Lagrangiano efficace e' il solito prodotto di correnti: (modello a quark spettatore) ● Correzioni : – QED : interazioni coulombiane tra i fermioni cariche, effetti o(1%) calcolati con grande precisione – QCD : interazione forte tra i tre quark convolti, effetti o(10%), calcolati nell'ambito di modelli ispirati alla QCD con errori notevoli

3 3 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 Considerazioni Generali: F.F. QCD ● In analogia al DIS si introducono funzioni di struttura “i fattori di forma (FF) ” che parametrizzano la parte non perturbativa di L eff. ● Il numero di FF dipende dal numero di gradi di liberta' coinvolti ( natura dell'adrone che decade). ● La QCD non calcola i FF, ma ne puo' predire i valori ai limiti dello spazio delle fasi (“normalizzazione”) sfruttando simmetrie (approssimate) del Lagrangiano QCD ● L'esperimento puo' aiutare la teoria misurando la dipendenza funzionale dei FF

4 4 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 Il Decadimento  Momento Magnetico Anomalo (“Magnetismo Debole”) Momento Magnetico Anomalo (“Magnetismo Debole”) Notare :

5 5 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 La Dinamica ● p ~ a riposo (es. : calcolare p' MAX ) -> e emessi in onda s ● Decadimento Vettore :  Transizioni di Fermi:  J = 0 P conservata ● Decadimento Assiale : Transizioni di Gamow Teller:  J = 1 P violata np e Esercizo : verificare queste relazioni

6 6 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 Larghezza di decadimento non osservato misuro e e p rinculo ● | M F | = √2 operatore di innalzamento di Isospin (d->u) ● | M G | = |  | transizione di Spin 

7 7 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 C v e la Corrente Vettore Conservata ud g W+W+  I = -1 u,d e   I = 0 du g  I = +1 W-W- ● Correnti conservate : – E' vero anche per gli stati adronici ? – Se no, come vengono rinormalizzate le costanti d'accoppiamento ?

8 8 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 C v e la Corrente Vettore Conservata (2) ● Osservazione: |e p | = |e e | ● La corrente elettromagnetica e' conservata ! ● Per simmetria di Isospin deve essere conservata anche la componente vettore della corrente debole (CVC) ● Ergo : pn CVgCVg W+W+  I = -1 p, n CVeCVe   I = 0 np CVgCVg  I = +1 W-W- C V = 1

9 9 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 C A e la Corrente Assiale Parzialmente Conservata Di conseguenza C A ≠1 Si prova che C A = 1 nel limite in cui m  = 0 (PCAC) La deviazione e' piccola o(m  /m p ) ~ 10 % Misura (vedi oltre ) : C A = 1.23 np CAgCAg W-W- np CAgCAg W-W-  ● Non esiste una simmetria analoga ! ● Esempio. Scambio di un pione :

10 10 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 Strategie Sperimentali ● C A induce cospicue incertezze teoriche ● Soluzioni: – misuro C A ● Decadimento n polarizzati – seleziono decadimenti puramente vettore ● Transizioni tra Nuclei di uguale J P (0 + -> 0 + ), Super Allowed Fermi Transitions ● Decadimento b del pione

11 11 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 La larghezza di decadimento ● In termini generali (validi per ogni nucleo): E, p : energia,impulso elettrone E 0 = E N – E N' = E MAX elettrone { Funzione di Fermi, legata al'interazione Coulombiana dell'elettrone emesso con i protoni del nucleo e gli elettroni dell'atomo. Specifica per ogni nucleo ● Dove

12 12 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 Osservabili ● Kurie Plot : indipendente dalla struttura del nucleo ● Vita Media : ● Tempo di dimezzamento comparato :

13 13 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 SAFT ● Considero transizioni vettore (0 - -> 0 - )per vari nuclei: – misuro T 1/2 – calcolo f 0 – verifico che ft= cost – calcolo  R – ricavo G 

14 14 Franco Simonetto Corso di Fisica Subnucleare AA 2007-2008 Decadimenti n Misuro C A = 1.2739(19) – angolo e- – neutroni polarizzati