دانشگاه اراک

دانشکده علوم پایه-گروه فیزیک

کارشناسی ارشد ذرات بنیادی

عنوان:

جفت شدگی غیرعادی کوارک تاپ و تولید کوارک تاپ – پاد کوارک تاپ در شتابدهنده LHC

استاد راهنما:

دکتر کریم قربانی

پاییز1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

کوارک تاپ با جرم تقریبی  سنگین­ترین ذره شناخته شده مدل استاندارد است و بنابراین نقش اساسی را در جستجوی فیزیک جدید در  بازی می­کند. بیشتر کوارکهای تاپ به صورت زوج و از طریق برهم­کنش قوی تولید می­شوند. در این پایان نامه ما یک عدم تقارن پس و پیش که در تولید زوج کوارک تاپ اندازه­گیری شده است را معرفی می­کنیم. در ادامه مدلهایی را برای توصیف این عدم تقارن مورد مطالعه قرار می­دهیم و نیز محدودیتهایی که این مدلها برای توصیف عدم تقارن با آن مواجه هستند را بیان می­کنیم. همچنین نظریه میدان موثر را که بوسیله آن می­توانیم همه­ی اثرات فیزیک جدید در تولید زوج کوارک تاپ را بیان کنیم مورد مطالعه قرار می­دهیم. در فصل سوم به محاسبه سطح مقطع تولید زوج کوارک تاپ در چارچوب مدل استاندارد در زیر فرآیندهای همجوشی گلوئون،  خواهیم پرداخت. در محاسبه این سطح مقطع ابتدا جرم کوارک تاپ را صفر قرار می­دهیم و محاسبات را ادامه می­دهیم و سپس با در نظر گرفتن جرم تاپ سطح مقطع را محاسبه کرده و می­بینیم با ناچیز گرفتن جرم تاپ به سطح مقطع قبلی خواهیم رسید. در انتهای این فصل سطح مقطع تولید زوج کوارک تاپ را برای فرآیند  بدست می­آوریم. در بخش انتهایی سطح مقطع تولید زوج کوارک تاپ را با در نظر گرفتن سهم فیزیک جدید شرکت کننده در تولید زوج کوارک تاپ محاسبه خواهیم کرد. اما چون تولید زوج کوارک تاپ در شتابدهنده  بیشتر بوسیله فرآیند همجوشی گلوئون انجام می­شود، ما فقط سطح مقطع تولید زوج کوارک تاپ را با در نظر گرفتن شکل کلی ورتکس  محاسبه خواهیم کرد.

فهرست مطالب

عنوان                                                                               صفحه

فصل اول: مدل استاندارد ذرات بنیادی

1-1 مقدمه. 2

1-2 مدل استاندارد. 3

1-2-1 ذرات و نیروهای بنیادی.. 3

1-3 برچسب زنی حالتهای کوارک و لپتون.. 7

1-4 لاگرانژی کوارک و لپتون.. 10

1-5 ………… 13

1-6 کوارک تاپ… 16

1-6-1 ویژگیهای کوارک تاپ… 16

1-6-2 تولید زوج کوارک تاپ از برهم­کنش­های قوی.. 18

1-6-3 فرآیندهای تولید کوارک تاپ منفرد. 20

1- 7 نقاط ضعف مدل استاندارد. 21

فصل دوم: اثرات فیزیک جدید در تولید

2-1 مقدمه. 24

2-2 انگیزه­های مطالعه­ی کوارک تاپ… 25

2-3 عدم تقارن پس و پیش…. 26

2-3-1 مدلهای ساده برای عدم تقارن …. 27

2-4 پیش بینی عدم تقارن بار در ……….. 31

2-5 نظریه میدان موثر. 32

2-5-1 نظریه فرمی برای فرآیندهای لپتونی در انرژی پایین.. 33

2-5-2 نظریه  برای تولید …. 36

فصل سوم: محاسبات سطح مقطع در چارچوب مدل استاندارد

3-1 مقدمه. 40

3-2 معادله دیراک… 41

3-2-1 جوابهای معادله دیراک برای ذره آزاد. 42

3-3 هیلیسیتی و کایرالیتی.. 45

3-4 محاسبه­ی سطح مقطع زیر – فرآیندهای همجوشی گلوئون.. 51

3-5 محاسبه­ی سطح مقطع فرآیند ……………… 68

فصل چهارم: محاسبات سطح مقطع همراه با تصحیحات فیزیک جدید

4-1 مقدمه. 71

4-2 ورتکس ……. 72

4-3 محاسبه­ی سطح مقطع تولید  با در نظر گرفتن شکل کلی ورتکس ……. 72

4-4 نتایج عددی و بحث… 100

4-5 پیشنهادات… 101

مراجع.. 102

چکیده و عنوان به زبان انگلیسی..

فهرست تصاویر

شکل صفحه

شکل (1-1)- ورتکس پایه کوارک گلوئون.. 14

شکل (1-2)- قوانین فاینمن مربوط به انتشارگرهای بوزونها و فرمیونهای مدل استاندارد 15

شکل (1-3) – قواعد فاینمن مربوط به توابع موج فرمیونها (4 شکل بالا) و توابع موج گلوئونها    (2 شکل پایین) 15

شکل(1-4)- قواعد فاینمن از نظریه پیمانه­ای قوی برای راس سه گلوئونی.. 15

شکل (1-5)- واپاشی کوارک تاپ 17

شکل(1-6)- تولید کوارک تاپ در برهم­کنش­های قوی به صورت نابودی کوارک و پاد کوارک و همجوشی گلوئون 18

شکل(1-7)- فرآیندهای تولید کوارک تاپ منفرد 20

شکل (2-1)- ناحیه­های مجاز برای سهم­های فیزیک جدید در عدم تقارن  کلی در تواترون و عدم تقارن بار کلی در         31

شکل (2-2)- واپاشی بتایی میون.. 34

شکل (2-3)- تصحیح سطح مقطع مدل استاندارد در  به دلیل وجود  و مقایسه با روش نظریه میدان موثر 38

شکل (3-1)- ورتکس الکترومغناطیسی.. 50

شکل (3-2)- سه زیر – فرآیند همجوشی گلوئون شرکت کننده در تولید زوج کوارک تاپ… 52

شکل (3-3)- پراکندگی ذرات در چارچوب مرکز جرم. 53

شکل (3-4)- دیاگرام فاینمن مربوط به فرآیند ……………… 68

 شکل (4-1)- زیر فرآیندهای همجوشی گلوئون شرکت کننده در تولید  همراه با ورتکس موثر 73

 شکل (4-2)- مقایسه سطح مقطع جزئی برحسب کسینوس زاویه پراکندگی برای فرآیند  در مدل استاندارد و در مدل استاندارد همراه با تصحیحات فیزیک جدید در انرژی مرکز جرم ……………….. 99

 شکل (4-3)- مقایسه سطح مقطع جزئی برحسب کسینوس زاویه پراکندگی برای فرآیند  در مدل استاندارد و در مدل استاندارد همراه با تصحیحات فیزیک جدید در انرژی مرکز جرم ……………….. 100

 شکل (3-4)- مقایسه سطح مقطع جزئی برحسب کسینوس زاویه پراکندگی برای فرآیند  در مدل استاندارد و در مدل استاندارد همراه با تصحیحات فیزیک جدید در انرژی مرکز جرم ……………….. 100

فهرست جدول

جدول صفحه

جدول (1-1) سطح مقطع­های فرآیندهای تولید زوج کوارک تاپ در انرژی­های مرکز جرم متفاوت 19

جدول (1-2) از اندازه­گیری­های آزمایشگاهی تواترون و  در این جدول استفاده شده است. عدم قطعیت آماری، سیستماتیک و درخشندگی برای عدم قطعیت کل در ستون آخر اضافه شده است……….. 19

جدول (1-3) سطح مقطع­های فرآیندهای تولید کوارک تاپ منفرد با  در  با انرژی مرکز جرم  و  و در تواترون با انرژی مرکز جرم ……………….. 21

جدول (2-1) مقادیر اندازه­گیری شده و پیش بینی شده مشاهده­پذیرها در تولید  در   تواترون…. 28

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.