Projekty

Silu každej zo 4 fundamentálnych interakcií vyjadruje jej väzbová konštanta. Najsilnejšími sú silné interakcie, ktorých väzbová konštanta α_s sa v atómových jadrách blíži k 1. Podľa QCD, teórie silných interakcií, však α_s nie je pravá konštanta, pretože jej hodnota klesá s energiou . Túto prekvapujúcu predpoveď QCD potvrdzujú aj výsledky experimentov (viď obr. 1). Vašou úlohou bude zmerať α_s pri energii 91 GeV, kde by podľa teórie mala klesnúť už blízko k hodnote 0,1.

Obr. 1 QCD, teória silných interakcií, predpovedá (červená krivka), že väzbová konštanta silných interakcií α_s (strong coupling) klesá s rastúcou energiou a 4-hybnosťou (4-momentum transfer Q). Tento jav sa nazýva asymptotická voľnosť. Je potvrdený množstvom najrôznejších experimentov (modré body).

Experimentátori na meranie α_s pri energii 91 GeV využívajú techniku tzv. e+e- event shapes (obr. 1 pri najvyššej energii), založenú na fakte, že pomer počtu 3-jetových eventov k počtu 2-jetových eventov je úmerný α_s. Vy použijete zjednodušenú verziu tejto metódy.

Zadanie experimentálnej časti projektu nájdete v časti Hands-on-CERN na http://www.physicsmasterclasses.org/physics/physics_hoc.htm (jump to measurements of Z decays pri Slovak, v ľavom menu v novom okne kliknite na Z-príklad 2).

Pre porovnanie si pozrite trochu odlišný prístup k tej istej úlohe na http://www.physicsmasterclasses.org/physics/keyhole.htm (Measurement of the Strong Coupling)

V teoretickej časti projektu očakávame vašu snahu o vysvetlenie obr. 1, t.j. odpoveď na otázku, prečo α_s s energiou klesá. K teoretickej časti odporúčame:
1. článok F. Wilczeka “QCD made simple”
(prvú polovicu od začiatku po časť Extreme virtuality vrátane)
2. Link http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/forces/couple.html, klikni na 'Strong'
3. Túto problematiku môžete ďalej diskutovať v komunite Masterclasses.