Identifikace pomocí hmotnosti

Vydržte! Za okamžik se seznámíte s veledůležitými pojmy a fyzikálními koncepcemi!

V úplné verzi Einsteinova vztahu pro energii je E energie částice, p označuje její hybnost a m0 je hmotnost částice v klidu. Takto definovaná (klidová) hmotnost je prostě číslo, vlastnost částice, a zůstává proto stále stejná, v přírodě se zachovává. Nazývá se „invariantní hmotnost“. Po úpravě formule dostaneme:

Protože víme, že se tato veličina zachovává, můžeme ji využít k odvození vztahu pro hmotnost “mateřské” rozpadající se částice. Změří se energie a hybnosti rozpadových produktů a jejich součty musí být stejné jako energie a hybnost původní “mateřské” částice, protože platí zákony zachování - co jde dovnitř, musí jít i ven. Z energie a hybnosti částice Z umíme spočítat její klidovou hmotnost. Docela jednoduché a přímočaré, že?

Pokud se boson Z rozpadl na pár elektron (e-) a pozitron (e+) , lze vyjádřit hmotnost bosonu Z pomocí součtů energií a hybností elektronu a pozitronu následujícím způsobem:

Energii a hybnost bosonu Z, EZ=Ee- + Ee+ a , ovšem známe, protože detektor ATLAS umí změřit energii a hybnost produktů rozpadu. To znamená, že máme pohromadě všechno potřebné pro stanovení hmotnosti bosonu Z nebo dalších částic jako J/ψ nebo Υ!

Tuto tzv. metodu invariantní hmotnosti lze použít pro nejrůznější kombinace rozpadových produktů jako γγ, l+l- (l=e,μ), l+l-l+l- a další, jak sami uvidíte, až budete zkoumat boson Z, pátrat po Higgsově bosonu či snad dokonce nahlížet za hranice neznámého.