Verfügbare Energie einer Kollision und Impulsberechnungen für Proton-Antiproton-Kollisionen

Ich plane derzeit ein Experiment, das sich auf die Erzeugung eines J/psi-Mesons durch Proton-Antiproton-Kollisionen bei verschiedenen Impulsen konzentriert.

Der Linearbeschleuniger, zu dem ich Zugang habe, hat einen Impulsbereich von 0,5 GeV/c bis 10 GeV/c, und ich plane, einen Strahl von Antiprotonen mit stationären Protonen zu kollidieren, um hoffentlich ein J/psi-Meson zu erzeugen, das ich durch Resonanz nachweisen werde im Zerfall aber Myon-Antimyon-Paare.

Ich bin mir jedoch nicht sicher, wie ich die verfügbare Energie bei der Kollision und den erforderlichen Mindestimpuls für die Produktion eines J / psi-Teilchens berechnen soll. Wenn mir jemand sagen könnte, welche Formeln ich verwenden soll, um die verfügbare Energie bei einer Proton/Antiproton-Kollision zu berechnen, sowie für die Berechnung des Impulses, den ich brauche, um die Erzeugung eines J/psi zu erreichen, wäre ich sehr dankbar.

Anregungen zu meinem Experiment sind ebenfalls willkommen.

Danke schön.

Wären Sie beleidigt, wenn ich vorschlagen würde, dass Sie das Hausaufgaben-Tag hinzufügen, wenn Sie bedenken, wonach Sie fragen?
Meinen Sie zwei J/psi in jeder Reaktion? p+p_bar -->J/psi + J/psi +X_Anzahl anderer Hadronen? dh inklusive Produktion von zwei J/psi?
Es gibt dieses arxiv.org/pdf/1406.0484.pdf bei viel höheren Energien bei Proton-Proton-Kollisionen, auch das für pi-proton sciencedirect.com/science/article/pii/… alle bei viel höheren Energien, weil der verfügbare Phasenraum für die Produktion danach ist Schwelle ist sehr eingeschränkt.
@annav Ja. Ich meine in Form eines p+p_bar = J/psi + J/psi + x-Ereignisses. Es sei denn, es ist möglich, ein einzelnes J/psi-Teilchen zu erzeugen (was meines Erachtens durch die Quantenfeldtheorie und die Quantenmechanik im Allgemeinen verboten ist).
es gibt kein Verbot, ccbar kann durch Gluonen erzeugt werden, und der Wirkungsquerschnitt ist wegen der Massen klein. siehe Abb. 5.10 hier lib.dr.iastate.edu/cgi/… Zwei j/psi machen es noch schlimmer. Alle experimentellen Arbeiten zur hadronischen Erzeugung von j/psi beziehen sich auf 100 GeV und mehr, bei 10 GeV ist es sehr unwahrscheinlich.
@annav könnten Sie mir helfen, meine Frage zu einem einzelnen J/psi-Meson zu beantworten? (Das hatte ich ursprünglich vor, aber ich dachte, ich müsste J/psi-Meson-Paare produzieren, weil ich dachte, dass die Produktion eines einzelnen Mesons nicht machbar sei.)
Der Link, den ich hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Relativ/vec4.html gegeben habe, zeigt, wie die eingehende Energie berechnet wird, die höher sein sollte als die Masse des J / psi. Da in hadronischen Reaktionen viele andere Mesonen usw. auftreten können, ist es nicht möglich zu sagen, wie viel mehr als die Schwellenenergie benötigt wird, um einen messbaren Querschnitt (Anzahl der Ereignisse) zu erhalten. Alle Arbeiten zur hadronischen Erzeugung von J/psi-Nachweis stammen von Daten von 100 GeV oder mehr.
Wie wollen Sie Antiprotonen sammeln? Ihre Produktion in beträchtlichen Stückzahlen ist jedoch so, dass CERN es vorzog, den LHC mit 2 Strahlrohren statt einem einzigen zu bauen, um Protonen mit Protonen (und Ionen) kollidieren zu können.

Antworten (1)

Es ist gut, dass Sie als Gymnasiast (Ihrem Profil nach zu urteilen) Interesse an Teilchenphysik haben, und ich hoffe, dass dies bis in die Universitätsjahre anhält. Ich behandle Ihre Frage als Gedankenexperiment und werde entsprechend kommentieren:

Konzentration auf die Produktion von J/psi-Paaren durch Proton-Antiproton-Kollisionen bei verschiedenen Impulsen.

Das J/psi-Meson hat eine Masse von 3,1 GeV (in einem System mit c=1).

Unter Erzeugung von j/psi-Paaren müssen Sie verstehen: indem Sie nach e+e-Paaren suchen, die bei der Antiprotonen-Protonen-Streuung erzeugt werden.

Die Zerfallsmodi des J/psi beziehen sich hauptsächlich auf Hadronen, aber es gibt einen wesentlichen Anteil, der auf e+e- und mu+mu- geht (~12 %).

um einen Strahl von Antiprotonen mit Protonen in einem gebundenen Zustand zu kollidieren

Es gibt einen gebundenen Zustand von Proton-Antiproton, genannt Protonium , aber wenn ein Proton und ein Antiproton bei hohen Energien kollidieren, binden sie nicht, weil ihre jeweiligen Energien zu hoch sind. Protonium kann als Resonanz in den Zerfallsprodukten existieren, aber das ist nicht das, was Sie beschreiben. Sie möchten, dass eine Proton-Antiproton-Kollision unter den Produkten der Kollision Lepton-Antilepton-Paare ergibt, deren invariante Masse die J / Psi-Resonanz zeigen kann.

Der Linearbeschleuniger, zu dem ich Zugang habe, hat einen Impulsbereich von 0,5 GeV/c bis 10 GeV/c,

Um die für die Teilchenerzeugung nach der Kollision verfügbare Energie zu finden, muss man die Eingangsenergie finden. Die Eingangsenergie jedes Protons und Antiprotons ergibt sich aus der Addition ihrer vier Vektoren, ein Beispiel finden Sie hier .

Die ankommende Energie muss höher sein als die Masse des J/psi als Energie, also gibt es eine Schwellenenergie, die ankommt, um die J/psi-Produktion zu sehen. Ein Experiment benötigt hohe Energien, um eine Wahrscheinlichkeit zu haben, eine so starke Resonanz wie das J/psi zu erzeugen. Mein Eindruck ist, dass dieses Experiment nur bei den Tevatron- Energien durchgeführt werden konnte.

Verfügbare Energie einer Kollision und Impulsberechnungen für Proton-Antiproton-Kollisionen
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