¿Un quark bottom de alta energía 'decaería' en un quark top?

Question

¿Un quark bottom de alta energía 'decaería' en un quark top?

kd88

La razón de la larga vida útil de $B$ -hadrones es que el elemento CKM $|V_{tb}| > 0.999$ , lo que significa que la descomposición preferida de la $b$ -quark es a un $t$ -quark (y viceversa). Sin embargo porque $m_{top} >> m_{bottom}$ esto `no está permitido' para $b$ -quarks.

Mi sensación es que a energías muy altas, es decir $E_{bottom} >> m_{top}$ , que la decadencia $b \rightarrow t$ estaría permitido. Por lo tanto, concluiría de esto también, que la vida útil del $b$ -quark cambiaría dramáticamente como $E_{bottom} \rightarrow m_{top}$ . ¿Es eso correcto? ¿Si no, porque no?

kd88

Pero estático aislado

b

$b$ -Los quarks no existen. En una teoría cuántica de campos, pensaría que impulsar todo el

b

$b$ -El campo de quarks en un marco de referencia estático es imposible, ya que la transformación de calibre compensaría esto agregando bosones de calibre adicionales para compensar la energía (que a su vez puede mediar en la descomposición

b \to t

$b \rightarrow t$

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Pero estático aislado $b$ -Los quarks no existen. En una teoría cuántica de campos, pensaría que impulsar todo el $b$ -El campo de quarks en un marco de referencia estático es imposible, ya que la transformación de calibre compensaría esto agregando bosones de calibre adicionales para compensar la energía (que a su vez puede mediar en la descomposición $b \rightarrow t$

innisfree · Answer 1

No importa si el $b$ -quark es muy energético, nunca puede decaer a un quark top y un quark $W$ -bosón si está en capa de masa, por lo que quiero decir, $p^2=E^2 - \vec p^2 =m_b^2$ . Para ver esto, considere la conservación de energía-momento,

b^{m} = W^{m} + t^{m} \Rightarrow {metro}_{b}^{2} = {METRO}_{W}^{2} + {metro}_{t}^{2} + 2 W \cdot t = {METRO}_{W}^{2} + {metro}_{t}^{2} + 2 {mi}_{t} {METRO}_{W}

$b^\mu = W^\mu + t^\mu \Rightarrow m_b^2 = M_W^2 + m_t^2 + 2W\cdot t = M_W^2 + m_t^2 + 2 E_t M_W$ Sin embargo, dado que la energía

E_{t}

$E_t$ es positivo, la energía-momento no se puede conservar en la descomposición: el lado izquierdo no puede ser igual al lado derecho para las masas de partículas medidas.

Ahora, si el $b$ -quark no está en masa-capa, $p^2\neq m_b^2$ , la descomposición es posible. una cáscara $b$ -quark podría ser una línea interna - una partícula virtual - en un diagrama de Feynman. Los anchos de decaimiento (es decir, la vida útil) son diferentes para las partículas que no están en la capa de masa. Sin embargo, dado que las partículas fuera de la masa de la capa no se propagan (son internas en los diagramas de Feynman), cuando hablamos de un tiempo de vida, siempre nos referimos a una partícula en la capa.

Solo porque una partícula tiene $p^2 \neq m^2$ , no significa que sea un caparazón fuera de masa. Por ejemplo, puede acelerar un protón a 1 TeV ( $>> m_p$ ), pero su masa sigue siendo $m_p$ .
@ jk88 quiero decir $p^2 = g_{\mu\nu}p^\mu p^\nu = E^2 - \vec p^2 = m^2$
Veo. Sin embargo, no impulsar el $b$ -campo de quarks en el marco de reposo del $b$ -quark introducir términos de energía adicionales asociados con los bosones de calibre?
es decir, el término $\frac{1}{4}(\bf{W^{\mu\nu}W_{\mu\nu}} + B^{\mu\nu}B_{\mu\nu})$ . Seguramente la emisión de un $W$ bosón según este término produciría un quark top.
@ jk88 es más fácil pensar en el $b$ 's descanso marco, pero no es necesario. Un impulso de Lorentz es un cambio de marco de coordenadas. No tiene ningún efecto físico (la física es invariante de impulso de Lorentz). No introduce ningún término adicional con bosones de norma. Los términos que enumera son escalares de Lorentz, cosas que no cambian bajo impulsos.
@innisfree: ¿No deberías haberlo hecho? $W.t=E_t E_W- p_t p_W$ , así como $p_t=-p_W$ (y conservación de la energía) ?
@Adam es un invariante de Lorentz, puede calcularlo en el marco que desee. Lo he escrito en el resto del marco de la $W$ , por lo que el primer término dio $M_W E_t$ y el segundo término era cero.
@innisfree Pensé que esto estaba en el marco de descanso del $b$ ? De lo contrario habría un $p_b$ término, ¿no?
@innisfree: está bien. Aunque eso fue confuso porque el v2 se refería al marco de descanso del $b$ .
@jk88: $b^2$ es invariante y da $m_b^2$ en todo marco. La única cantidad no trivial es $W.t$ , que es el más fácil de ver como positivo en el resto del marco de la $W$ (o el $t$ ).

Milena · Answer 2

Si considera el decaimiento del marco donde el quark b está en reposo: entonces p=0 y E=m(quark inferior)*c2 y no puede decaer al quark superior más masivo. Violaría la ley de conservación de energía-momento de energía.

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