Interpretación de la relación de sección transversal RRR

Question

Interpretación de la relación de sección transversal RRR

Física
electrodébil
modelo estandar
Feynman-diagramas
partículas fisicas
sección transversal de dispersión

Watw

A continuación se muestran los datos experimentales para la relación

R = \frac{σ ({mi}^{+} {mi}^{-} \to h a d r o norte s)}{σ ({mi}^{+} {mi}^{-} \to m^{+} m^{-})}

$R=\frac{\sigma(e^+e^-\rightarrow hadrons)}{\sigma(e^+e^-\rightarrow\mu^+\mu^-)}$ en función del centro de masa de energía

\sqrt{s}

$\sqrt s$ .

ingrese la descripción de la imagen aquí

Estoy interesado en el pico alrededor $100GeV$ que corresponde a la resonancia del $Z^0$ bosón Hay dos formas de ver esto que tengo en mente:

Podemos ignorar efectivamente el proceso electromagnético alrededor de esta energía, por lo que cada proceso debería tener su propio pico Breit-Wigner centrado en la energía de masa del $Z^0$ . La proporción de estos es solo una constante.
Pensando en términos de las reglas de Feynman y nuevamente ignorando el proceso electromagnético alrededor de esta región, cada proceso tiene los mismos factores de propagación y vértice (aproximadamente, ignore la mezcla de quarks) y hay algunos factores adicionales debido a que son posibles diferentes quarks y degeneración de color, pero aún así la relación debe ser una constante (¿un posible problema aquí es la interferencia entre los diagramas de Feynman que he descuidado?).

Entonces mi pregunta es ¿por qué existe el pico en los datos?

Respuestas (1)

Interpretación de la relación de sección transversal RRR

usuario12262 · Answer 1

[La figura que se muestra en la pregunta OP anterior...] son datos experimentales para la relación $R =$ [...] función del centro de masa de energía $\sqrt{s}$

La llamada relación de sección transversal

R [\sqrt{s}] = \frac{σ^{(0)} [{mi}^{+} {mi}^{-} \to hadrones, \sqrt{s}]}{σ^{(0)} [{mi}^{+} {mi}^{-} \to m^{+} m^{-}, \sqrt{s}]}

$R[~\sqrt{s}~] = \frac{\sigma^{(0)}[~e^+~e^- \rightarrow \text{hadrons}, \sqrt{s}~]}{\sigma^{(0)}[~e^+~e^- \rightarrow \mu^+~\mu^-, \sqrt{s}~]}$ ??

En realidad, sorprendentemente, ¡No!;
eso no es (bastante) lo que se muestra allí; y ahí está la respuesta a tu pregunta.

Más bien, como explica el título de la Figura 44.6 del PDG (y seguramente el PDG es la fuente autorizada), la figura muestra en cambio la relación de la sección transversal hadrónica determinada experimentalmente (incluidas las correcciones adecuadas),

σ^{(0)} [{mi}^{+} {mi}^{-} \to hadrones, \sqrt{s}]

$\sigma^{(0)}[~e^+~e^- \rightarrow \text{hadrons},\sqrt{s}~]$ y un "denominador de normalización"

\frac{4}{3} π α^{2} [s] / s,

$\frac{4}{3}~\pi~\alpha^2[~s~] ~/~ s,$ donde aparentemente

α [s]

$\alpha[~s~]$ expresa el acoplamiento electromagnético únicamente , es decir, sin tener en cuenta el acoplamiento débil que es experimentalmente dominante en el centro de la energía de masa cerca de la masa nominal del

Z^{0}

$Z^0$ bosón

En consecuencia, si bien los argumentos presentados en el OP me parecen bastante convincentes, no abordan lo que realmente se presenta en la figura, incluido lo obvio " $Z^0$ pico". (Sin embargo, considero que la pregunta OP es bastante astuta, +1; e incluso espero que pueda llevar al PDG a reconsiderar el etiquetado de su Figura 44.6).

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Watw

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usuario12262

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