Kölcsönhatás típusok

Mozgóképek a részecskeütközésekről magyarázattal

A DELPHI detektorban nagy energiájú elektronok és pozitronok (az elektronok antirészecskéi) ütköznek. A LEP első szakaszában az ütköző részecskék energiája 46,5 GeV-ra lett beállítva amiatt, hogy Z0  részecskét hozzunk létre, amelynek a tömege 91 GeV. A LEP második szakaszában  -- amely 1996-ban indult -- az ütköző részecskék energiáját úgy állították be, hogy W részecskepár jöhessen létre. A W tömege körülbelül 80 GeV, tehát mindkét ütköző részecskének legalább 80 GeV-nek kell lennie, hogy egy W részecskepárt hozhasson létre.

Az egy Z0 eseménnyel könnyebb kezdeni. A két W vagy két Z0 részecskét tartalmazó ütközések összetettebbek, mivel a kétféle részecske különféleképpen bomlik, és sok a lehetséges kombináció. A W és Z0 részecskék majdnem nyugalomban keletkeznek, mivel majdnem a teljes ütközési energia a részecske létrehozására fordítódik. Az ütközési energia majdnem teljes egészében tömeggé alakul. Amikor egy nyugalomban lévő részecske hasad, a hasadási termékek ellentétes irányban haladnak. 		Minden esemény során sok különböző fajta részecske keletkezhet. Néhány a legfontosabbak közül a következőképp ismerhető fel:
  • Az elektron - töltött részecske, amely az energiáját az elektromágneses kaloriméterben adja le.
  • A müon - töltött részecske, mely az összes detektoron keresztülhalad
  • A kvark és a gluon - részecskezáport hoz létre 10--30 részecskével

A Z0 keletkezése és bomlása

A Z0 majdnem mindenféle kvark vagy leptonpárrá át tud alakulni. A kivétel a top kvark párrá bomlás, mivel a top kvark túl nehéz.

Bomlás leptonokká

  • elektronokká bomlás: két nagy energiájú nyom van egymással ellenétes irányban, amely valamelyik elektromágneses kaloriméterben (a HPC-ben vagy az FEMC-ben) végződik
  • müonokká bomlás: két nagy energiájú nyom van egymással ellenétes irányban, amely az teljes DELPHI detektoron keresztülhalad
  • τ (tau) részecskékké bomlás: a τ részecske nagyon rövid élettartamú - a bomlási termékei, egy vagy három töltött részecske ami megfigyelhető
  • a neutrínókká bomlás megfigyelhetetlen.

Kvarkokká bomlás

  • szabad kvarkok nem tudják elhagyni az ütközés helyét a köztük ható erős kölcsönhatás miatt. Minden egyes kvark egy részecskezáport hoz létre. A kvarkokká bomlás többnyire két részecskezáport hoz létre sok részecskével mindegyik záporban.

Rövid életű részecskék -- a beauty és charm részecske

Azok a részecskék, amelyek a nehéz b vagy c kvarkot tartalmazzák nagyon rövid életűek, általában 10-13 --10-12 másodpercesek. Emiatt az ütközési ponthoz nagyon közel fognak elbomlani. A nagy felbontású detektorral (VD) lehetőség van annak megfigyelésére, hogy néhány részecske nem az ütközés pontjából indul, hanem egy kicsit máshonnan. Ez a jele a nagyon rövid élettartamú részecskének, mint amilyen a beauty vagy a charm részecske.

Ritka részecskék

Sok olyan részecske élettartama, amely egy s részecskét tartalmaz, 10-10 s nagyságrendbe esik. Ez a bomlás akármelyik DELPHI detektroban megtörténhet. Viszonylag könnyű megfigyelni ezeket a bomlásokat, ha a nagy térfogatú driftkamrában jön létre.