فهرست مطالب
فصل اول:

هدف از فیزیک ذرات بنیادی بحث روی اجزاء بنیادی ماده، انرژی و برهم کنش میان آنهاست. درک نظری کنونی، در مدل استاندارد فیزیک ذرات بنیادی خلاصه شده است.¬¬ این مدل از زمان کشف آن در سال 1960 تا به امروز تمام آزمون های تجربی را با موفقیت گذرانده است. این مدل دو نوع ذره را معرفی می¬کند: ذرات ماده و ذرات نیرو: ذرات نیرو مسئول واسطه برهم کنش های بین ذرات ماده هستند.
¬در حالی که ماده معمولا تنها شامل الکترون¬ها، پروتون¬ها و نوترون¬هاست ( دو مورد آخر متشکل از کوارک¬های d و u هستند) ذرات بنیادی دیگری با آزمایش کشف و یا توسط نظریه پیش بینی شدند. این ذرات صرفا نقشی جزیی در زندگی روزمره بازی می¬کنند، در حالی که در چگالی انرژی-های بالای قابل مقایسه با اولین لحظات پس از انفجار بزرگ نقش مهمی ایفا می¬کنند. برای بدست آوردن این شرایط به تولید ذرات بنیادی در یک محیط کنترل شده نیاز داریم، شتاب¬دهنده¬های ذراتی که استفاده می¬شوند. کوارکt سنگین¬ترین ذره بنیادی شناخته شده و آخرین کوارک مدل استاندارد است، و اولین کشف آن در سال 1995 با آزمایش¬های D0 و CDF در Tevatron انجام شد.
این ذره آخرین کوارک مدل استاندارد بوده و بسیاری از ویژگی¬های آن همچنان مورد مطالعه قرار می¬گیرد، به عبارت دیگر، فیزیک کوارک t هنوز یک زمینه پژوهشی گسترده محسوب می¬شود.
از آنجایی که این ذره سنگین¬ترین ذره بنیادی شناخته شده است، از موقعیت ویژه¬ای در مدل استاندارد برخوردار است. در واقع کوارک t ، 40 بار از شریک ایزواسپین ضعیف خود یعنی b سنگین¬تر است و جرم آن قابل مقایسه با مقیاس شکست تقارن الکترو ضعیف است، همچنین جفت شدگی یوکاوا آن با بوزون هیگز نزدیک 1 است.
کشف کوارک t موفقیت بزرگ مدل استاندارد است. مدل استاندارد وجود این ذره را به عنوان شریک ایزواسپین ضعیف برای کوارک b قبلا در زمان کشف آن در1977 پیش بینی کرده بود.
در عوض اندازه¬گیری خصوصیات t محدودیت¬های بیشتری را بر سایر ذرات از جمله بوزون هیگز اعمال می¬کند. برای مثال، جرم زیاد این ذره سهم¬های بزرگی را در حلقه¬های مجازی فرمیونی از
تصحیحات تابشی وارد می¬کند. به دلیل جرم سنگین کوارک t، در برخورد¬دهنده¬های ذراتی که به انرژی¬های مرکز جرم بالا دست می¬یابند تولید این ذره لازم می¬شود. انتظار می¬رود که برخورد دهنده هادرونی بزرگ (LHC) در CERN، پروتون¬ها را با انرژی مرکز جرم TeV 14 برخورد داده و میلیون¬ها رویداد t را در سال متعهد شود. چون زمان واپاشی این کوارک از زمان هادرونی شدن آن کوتاه¬تر است کوارک t تنها کوارکی است که پیش از هادرونی شدن واپاشی می¬کند، بنابر¬این طول عمر کوتاه این ذره فرصتی برای مشاهده قطبش آن در تولید فراهم کرده و همچنین می¬توان از آن برای بررسی خصوصیات یک کوارک bareاستفاده نمود. تمام این ویژگی¬ها گویای این می¬باشد که کوارک t می¬تواند نقش استثنایی در مدل استاندارد داشته باشد.
کوارک t عمدتا از راه برهم¬کنش قوی بصورت زوج تولید می¬شود. تولید زوج این ذره در برخورد-دهنده¬های هادرونی فرآیند غالب است. با این حال در LHC علاوه بر این، تعداد قابل ملاحظه¬ای از کوارک¬های t از راه برهم¬کنش ضعیف به تنهایی تولید می¬شوند. مطالعه این کانال به دلیل حساسیت بالای آن به کشف فیزیک جدید و نیز از آنجایی که تنها کانالی است که اندازه¬گیری مستقیم عنصر ماتریسی CKM ، ، را فراهم می¬کند بویژه جالب توجه است. تولید تک کوارکt فرصت بسیار خوبی برای مطالعه برهم¬کنش جریان باردار ضعیف فراهم می¬کند. اندازه¬گیری سطح مقطع تولید تک کوارک t در Fermilab Tevatron و (LHC) CERNطراحی شده است.

مقدمه…………………………………………………………………………………….5

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوم: مدل استاندارد و نظریه الکتروضعیف

مدل استاندارد یک نظریه میدان پیمانه¬ای کوانتومی است که بر هم کنش میان ذرات بنیادی را توضیح می¬دهد، به بیان دیگر این مدل توصیف کننده این است که چگونه اجزای اصلی ساختمان ماده توسط نیروهای چهارگانه (قوی، ضعیف، الکترومغناطیسی و گرانش) با هم¬کنش¬ می¬کنند. این مدل قادر است برهم¬کنش¬های قوی، ضعیف و الکترو مغناطیسی را با دقت خیره¬کننده¬ای توصیف کند، اما برای وحدت گرانش با شکست مواجه است. در مدل استاندارد ذرات ماده به دو دسته تفکیک می¬شوند: کوارک¬ها ولپتون¬ها، که هر دو گروه فرمیون¬هایی هستند که اسپین 2/1 حمل می-کنند و هر کدام شامل شش ذره هستند که بصورت زوج یا یک نسل مشخص می¬شوند. سبک¬ترین و پایدارترین ذرات، نسل اول و سنگین¬ترین وناپایدارترین ذرات، نسل¬های دوم و سوم را می¬سازند. تمام ماده پایدار در جهان متعلق به نسل اول است. هر ذره سنگینی به سرعت به پایدارترین ذره بعدی خود واپاشی می¬کند.
تقسیم بندی کوارک¬ها در سه نسل بصورت زیر است:
up و down نسل اول، charm و strange نسل دوم و top و bottom نسل سوم کوارک¬ها را می-سازند. همچنین کوارک¬ها در سه رنگ متفاوت سبز و قرمز و آبی نمایان می¬شوند و به گونه¬ای ترکیب می¬شوند که اشیا بی¬رنگ را بسازند. هر شش لپتون نیز در سه نسل قرار می¬گیرند:
الکترون و نوترینوی آن، میوان و نوترینوی مربوطه و در آخر تاو و نوترینوی آن. الکترون، میوان و تاو بار الکتریکی و جرم قابل ملاحظه دارند در حالی که نوترینوها به لحاظ الکتریکی خنثی بوده و جرم بسیار ناچیزی دارند.
نیروهای موثر بین ذرات توسط میدان¬هایی توصیف می¬شود که کوانتای آن بوزون¬های پیمانه¬ای حامل اسپین 1 است. همانگونه که پیش¬تر ذکر شد چهار نیروی بنیادی در طبیعت وجود دارد که هر کدام در گستره¬ها و شدت¬های متفاوتی اثر می¬کنند: نیروی گرانش ضعیف¬ترین نیرو است اما گستره اثر آن بی¬نهایت است، نیروی الکترومغناطیسی نیز گستره اثر بی¬نهایت دارد اما بسیار قوی¬تر از نیروی گرانش است. نیروی ضعیف بر خلاف نام آن بسیار قوی¬تر از نیروی گرانش بوده اما در عین حال بسیار ضعیف¬تر از سایر نیروهاست. نیروی قوی همانگونه که از نام آن مشخص است قوی¬ترین برهم¬کنش بنیادی است.
سه نیروی بنیادی از تبادل ذارت حامل نیرویی حاصل می¬شوند که به گروه گسترده¬تری که بوزون¬ها نامیده می¬شوند تعلق دارند. ذرات ماده مقادیر متفاوتی از انرژی را توسط ذرات تبادلی به یکدیگر منتقل می¬کنند. هر نیروی بنیادی بوزون متناظر خود را در اختیار دارد. نیروی الکترومغناطیسی با واسطه فوتون بدون جرم ، نیروی ضعیف بوسیله بوزون¬های و ، و نیروی قوی توسط هشت گلوئون بدون جرمg ، اعمال می¬شوند. با این وجود هنوز گراویتون که حامل نیروی گرانشی است یافت نشده است و آشناترین نیرو در زندگی روزمره یعنی گرانش جزئی از مدل استاندارد نیست و اتصال این نیرو به چهارچوب مدل استاندارد تکاپوی دشواری می¬طلبد.
تمام ذرات در هم¬کنش¬های ضعیف شرکت می¬کنند، بعلاوه ذرات باردار در برهم¬کنش¬های الکترومغناطیسی نیز حضور دارند و کوارک¬ها در برهم¬کنش¬های قوی نیز نقش دارند.]1[
جدول¬های 1،2 و3 خصوصیات کوارک¬ها، لپتون¬ها و واسطه¬ها را به ترتیب بطور خلاصه نمایش می¬دهند.
نظریه الکتروضعیف در فیزیک نظریه¬ای است که روی هر دو نیروی الکترومغناطیسی و نیروی ضعیف بحث می¬کند. ظاهرا این نیروها کاملا متفاوت به نظر می¬رسند. نیروی ضعیف تنها در فواصل کوتاه¬تر از هسته¬های اتمی عمل می¬کند، در حالی که نیروی الکترومغناطیسی می¬تواند تا فواصل دور گسترش یابد (مانند نور ستارگان که در سراسر کهکشان¬ها رویت می¬شود) و با مربع فاصله تضعیف می¬شود.
علاوه بر این مقایسه شدت این دو برهم¬کنش بنیادی برای مثال میان دو پروتون نشان می¬دهد که نیروی ضعیف ده میلیون بار ضعیف¬تر از نیروی الکترومغناطیسی است. هنوز یکی از کشفیات عمده قرن بیستم این است که این دو نیرو جنبه¬های متفاوت یک نیروی بنیادی¬تر الکتروضعیف هستند.
نظریه الکتروضعیف اصولا در مقایسه با الکترودینامیک کوانتومی (نظریه پیشرفته موفقیت آمیزی که از سال 1940 به بعد توسعه یافت) برخاسته از تلاش برای تولید یک نظریه پیمانه¬ای خودسازگار برای نیروی ضعیف است. دو شرط اساسی برای نظریه پیمانه¬ای نیروی ضعیف وجود دارد: اولا، باید یک تقارن ریاضی زیربنایی را ارائه دهد که ناوردایی پیمانه¬ای گفته می¬شود به گونه¬ای که اثرات نیرو در نقاط متفاوتی از فضا و زمان یکسان هستند. ثانیا، نظریه باید باز بهنجارش پذیر باشد یعنی نباید شامل هیچ کمیت نامعینی باشد. در طی سال 1960 شلدون لی گلاشو ، عبدالسلام و استیون واینبرگ مستقلا کشف کردند که آنها می¬توانند یک نظریه¬ی ناوردای پیمانه¬ای از نیروی ضعیف بسازند، به شرطی که نیروی الکترومغناطیسی را نیز وارد کنند. نظریه¬ی آنها به حضور چهار پیام¬ رسان بدون جرم یا ذرات حامل (دو ذره باردار الکتریکی و دو ذره خنثی) برای انتقال برهم¬کنش الکتروضعیف نیاز داشت. با این وجود برد کوتاه نیروی ضعیف حاکی از این بود که بوسیله ذرات سنگین حمل می¬شود. این نشان می¬داد که تقارن اساسی نظریه، توسط سازوکارهایی که به ذرات تبادلی در برهم¬کنش¬های ضعیف (نه به فوتون¬هایی که در برهم¬کنش¬های الکترومغناطیسی تبادل می¬شوند) جرم می¬دهند، پنهان یا شکسته شده است. سازوکار فرض شده یک برهم¬کنش اضافی را برای یک میدان نامرئی لازم می¬کند که میدان هیگز گفته می¬شود و در کل فضا حاکم است. در اوایل 1970 جراردوس توفت و مارتینیوس ولتمن پایه¬ی ریاضی برای باز بهنجارش نظریه واحد الکتروضعیف فراهم کردند که قبلا توسط گلاشو، سلام و واینبرگ مطرح شده بود. باز بهنجارش تناقضات ذاتی در محاسبات قبلی خصوصیات ذرات حامل را برطرف ¬کرده، محاسبات دقیقی از جرم-های آنها را مجاز نموده و منجر به پذیرش کلی¬تر نظریه الکتروضعیف شد. حضور حامل¬های نیرو، ذرات خنثای و ذرات باردار در سال 1983 بطور آزمایشگاهی در برخوردهای پروتون-پادپروتون با انرژی بالا در سازمان تحقیقات هسته¬ای اروپا (CERN) اثبات شده بود. جرم ذرات با مقادیر پیش بینی شده آنها سازگار بود. ویژگی¬های نیروی واحد الکتروضعیف، که شدت برهم¬کنش¬ها و خصوصیات ذرات حامل را در بر می¬گیرد، در مدل استاندارد فیزیک ذرات خلاصه شده¬اند. ]4[¬

1-2 مدل استاندارد ……………………………………………………………………..10
2-2 نظریه الکتروضعیف ………………………………………………………………..17
3-2 مکانیسم Higgs و ماتریس CKM …..ا…………………………………………..22
4-2 اندازه¬گیری عنصر ماتریسی ……………………………………………………25

فصل سوم: تولید کوارک t بصورت زوج و منفرد از دیدگاه نظریه میدان و پدیده

در شتاب¬دهنده¬های ذرات، کوارک¬های t در اغلب موارد تولید نمی¬شوند، زیرا آنها بسیار سنگین¬تر از سایر ذرات بنیادی شناخته شده هستند. هنگامی که تولید می¬شوند اغلب به ¬صورت زوج¬های کوارک-پادکوارک t از واپاشی یک گلوئون پر انرژی از راه برهم¬کنش قوی مشاهده می¬شوند. پیش¬ بینی شده است که با یک نرخ کمتر، به دلیل جفت شدگی بسیارکوچک¬تر، کوارک¬ها و پاد کوارک¬ها از واپاشی یک بوزون w پر انرژی مجازی از راه برهم¬کنش ضعیف به صورت تنها، بدون یک شریک پادذره، تولید شوند. در این فصل ابتدا تولید زوج و سپس تنهای این ذره بنیادی از دو منظر نظریه میدان و پدیده شناسی بررسی شود]6[.

1-3 تولید زوج کوارک t
تولید کوارک¬های t به انرژی مرکز جرم بسیار بالایی، ، نیاز دارد که توسط جرم این ذره تعیین می¬شود. دو فرآیند اساسی تولید کوارک t درLHC با انرژی TeV 14، تولید زوج¬های است که غالبا از راه برهم¬کنش¬های قوی از یک راس gtt صورت می¬گیرد و نیز تولید تک کوارک¬های t از راه برهم¬کنش الکتروضعیف از یک راس wtb می¬باشد. این مکانیسم بررسی حساسی را برای چند پارامتر مدل استاندارد فراهم می¬کند]1و7.[

واضح است که گداخت گلوئون- گلوئون با سهمی حدود %90 در تولید کوارک-پادکوارک غالب است. بنابراین برخورددهنده پروتون-پروتون LHC سطح مقطع تولید تنها کمی کوچکتر را نسبت به آنچه که پروتون-پادپروتون دارد خواهد داشت، اما به لحاظ فنی تولید پرتوهای شدید پروتونی نسبت به پرتوهای شدید پاد پروتونی بسیار ساده¬تر است]1[.

2-3 تولید تک کوارک t
علاوه بر تولید قوی زوج کوارک t، این کوارک می¬تواند به تنهایی از راه برهم¬کنش ضعیف بواسطه یک بوزون w نیز تولید شود، به عبارت دیگر تولید تک کوارک t طبیعت الکتروضعیفی دارد و منبعی اضافه بر تولید زوج این ذره برای کوارک¬های t فراهم می¬کند. سطح مقطع تولید تک کوارک t مطابق با مدل استاندارد تنها 5/2 بار کوچکتر از تولید زوج آن است. مشاهده مستقیم تک کوارک t بوسیله آزمایش¬های Tevatron تایید بسیار مهمی از درک¬ مان از مدل استاندارد به عنوان یک نظریه میدان پیمانه¬ای کوانتومی است که به بحث در مورد طبیعت در فواصل بی¬نهایت کوچک و از مرتبه cm17 -10 می¬پردازد.
فرآیندهای شامل تک کوارک t خصوصیات منحصر به فردی دارند و از هر دو دیدگاه نظری و آزمایشگاهی بسیار جالب توجه هستند. این خصوصیات سوالاتی به ذهن نزدیک می¬کند، برای مثال:
1. چرا مطاله تک t جالب است؟
2. چرا زمان زیادی در Tevatron صرف کشف این ذره شد؟
3. چگونه در Tevatron و برای بار دوم در LHC کشف شد؟
و در آخر این که مطالعه تک تاپ ممکن است چه اطلاعاتی در مورد فیزیک فراتر از مدل استاندارد به ما منتقل کند؟ ]2[
در برخوردهای هادرونی چندین فرآیند پارتونی وجود دارد که در حالت نهایی خود تک کوارک t تولید می¬کنند، به عبارت دیگر زیر فرآیندهای پارتونی متفاوتی منجر به تولید تک کوارک t می-شوند. سه فرآیند متفاوت تولید برای این ذره بنیادی وجود دارد که بوسیله مجازی بودن Q2 بوزون w قابل تشخیص هستند، در اینجا q2- =Q2 است که چهار تکانه بوزون w است.
یکی از این فرآیندها فرآیند کانال t، ، یا گداخت w-gluon است که در آن یک بوزون wو یک کوارک b برای تولید کوارک t با هم ترکیب می¬شوند و یک کوارک سبک تماشاگر و یک پادکوارک b بوجود می¬آید، دیگری فرآیند کانال s، tb، است که در آن یک بوزون w به یک کوارک t و یک پادکوارک b واپاشی می¬کند که درTevatron انجام شده است و مورد دیگر فرآیندی است که در آن یک کوارک t همراه با یک بوزونw تولید شده،tw ، در هر دو کانال t و sرخ می¬دهد و به آن تولید وابسته گفته می¬شود. ] 7, 6, 1[ در ادامه به شرح آنها خواهیم پرداخت.
مطالعات تولید تک کوارک t فرصت¬هایی را برای اندازه¬گیری اسپین کوارک t، چگونگی ترکیب این کوارک با سایر کوارک¬ها و بررسی فیزیک جدید ورای مدل استاندارد فراهم می¬کند. به دلیل این ویژگی¬های جالب توجه، سال¬هاست که دانشمندان در مورد آن پژوهش می¬کنند]5[.
تولید تک کوارک tکه به عنوان ابزاری برای بررسی جفت شدگی wtb استفاده می¬شود در تعدادی از مقالات برای برخورددهنده¬های هادرونی شامل Tevatron مورد بحث قرار گرفته است ]7[.

شناسی………………………………………………………………………………….26
1-3 تولید زوج کوارک t …………………………………………………………ا……..27
2-3 تولید تک کوارک t ………………………………………………………………ا…29
1-2-3 فرآیند کانال t یا گداخت w-gluon…ا………………………………………….31
2-2-3 فرآیند کانال s ……………………………………………………………..ا……33
3-2-3 فرآیند تولید وابسته ……………………………………………………………..36

فصل چهارم: تک کوارک t در Tevatron و LHC.

برای مطالعه کوچک¬ترین ذرات هستی به ساخت بزرگ¬ترین ماشین آلات نیاز داریم)هر چه ذره کوچک¬تر باشد طول موج کاوشگر آن باید کوتاه¬تر باشد، بنابراین انرژی مرکز جرم بزرگ¬تر می¬شود(. در این فصل ابتدا به معرفی مختصر شتابدهنده¬های هادرونی Tevatron و ) LHC برخوردهنده بزرگ هادرونی( پرداخته شده و در بخش دوم روش¬ مشاهده و محاسبه سطح مقطع تولید تک کوارک t در آن¬ها بیان خواهد شد.

1-1-4 برخورددهنده Tevatron
برخوردهنده Tevatron یک برخورددهنده پروتون-پادپروتون است که در Fermilab، آزمایشگاه شتابدهنده بین المللی Fermi، در حوالی شیکاگو واقع شده است. ابتدا در یک سلسله از شتابدهنده¬ها پروتون¬ها و پادپروتون¬ها تولید و شتابدار شده و سپس به Tevatron تزریق می¬شوند. اولین مرحله در این زنجیره، شتابدهنده Cockroft-Walton است که در آن یون¬های هیدروژنی باردار منفی تا keV 750 شتاب می¬گیرند. مجموعه¬ی این یون¬های هیدروژنی بوسیله شتابدهنده خطی LINAC تا MeV 400 شتاب می¬گیرند. در این مرحله یون¬های هیدروژن با عبور از یک ورقه نازک کربن از الکترون¬های خود جدا شده و سپس توسط تقویت کننده )شتابدهنده مدور( تا انرژی GeV 8 شتاب می¬گیرند. پروتون¬ها در این انرژی به تقویت کننده اصلی وارد می¬شوند که آنها را تا GeV 150 برای ورود بهTevatron یا تاGeV 120 برای تولید پادپروتون¬ها شتاب می-دهد. در مورد آخر پروتون¬های GeV 120 برای تولید ذرات فراوان ثانویه به یک هدف از جنس نیکل یا مس برخورد داده می¬شوند. تقریبا به ازای هر 105 پروتون یک پادپروتون در میان ذرات نهایی یافت می¬شود. این پادپروتون¬ها در منابع یا متراکم کننده¬های پادپروتونی جمع¬آوری و مرتب می-شوند. هنگامی که پادپروتون¬ها به اندازه کافی جمع¬آوری شدند پرتوهای پروتونی با انرژی GeV 150 توسط تقویت کننده اصلی به Tevatron وارد می¬شوند، پس از آن پرتوهای پادپروتونی که از متراکم کننده¬ها می¬آیند توسط تقویت کننده اصلی تا انرژی GeV 150 شتابدار شده¬ و به Tevatron وارد می¬شوند. در نهایت Tevatron پرتوهای پروتونی و پادپروتونی را تا GeV 980 شتاب می¬دهد. پرتو برای برهم¬کنش در دو نقطه در امتداد Tevatron، جایی که آزمایش¬های CDF و D0 واقع شده¬ و منجر به برخوردهای در انرژی مرکز جرم TeV 96/1 می¬شود، آماده شده¬اند]10[.

2-1-4 برخورددهنده بزرگ هادرونی ( LHC)
LHC یک برخورددهنده پروتون-پروتون( ( است که در آزمایشگاه اروپایی فیزیک ذرات (CERN) نزدیک ژنو)سوئیس( واقع شده است. این برخورددهنده پیش از LEP در تونلی با محیط دایروی km659/26 در عمق تقریبا m 100 زیر زمین قرار دارد. برخورددهنده هادرونی انتخاب شده، مجاز به انرژی¬های مرکز جرم بالاتر در مقایسه با برخورددهنده¬های الکترون-پوزیترون ( ) است، دومی بوسیله تابش سینکروترونی ناشی از جرم ذرات شتابدار، محدود می¬شود. برای تولید ذرات سنگینی مانند کوارک تاپ و بوزون هیگز به انرژی¬های مرکز جرم بالاتری نیاز داریم. علاوه بر این بواسطه ساختار پروتون¬ها، پارتون¬ها با کسرهای متفاوتی از تکانه با هم برخورد می¬کنند. بنابراین گستره جنبشی وسیعی پوشش داده می¬شود. اگر چه امکان دارد که برخورددهنده¬های پروتون-پادپروتون اجازه دهند که در یک لوله دو دسته پرتو در جهت¬های متفاوت دوران کنند، اما پروتون¬¬ها به دو لوله مجزا وارد می¬شوند، به دلیل این¬ که تولید تعداد زیاد پادپروتون¬ها بسیار دشوار بوده و بنابراین پرهزینه است و علاوه بر این تعداد دسته¬ها به دلیل برهم¬کنش پرتو-پرتو محدود خواهد شد. LHC علاوه بر پروتون¬های برخوردی، قادر است هسته¬های سنگین را نیز شتاب و برخورد دهد.

1-1-4 برخورددهنده Tevatron……………ا………………………………………..38
2-1-4 برخورددهنده بزرگ هادرونی ( LHC) …….ا………………………………..39
1-2-4 مشاهده تک کوارک t در Tevatron ………….ا……………………………41
2-2-4 مشاهده تک کوارک t در LHC …………ا…………………………………..43
3-2-4 سطح مقطع ………………………………………………………………..44
3-4 سطح مقطع تولید تک کوارک t در Tevatron و LHC ….ا……………………47
1-3-4 سطح مقطع تولید تک کوارک t درTevatron ………ا…………………….48
2-3-4 سطح مقطع تولید تک کوارک t درLHC ………ا…………………………..49

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل پنجم: محاسبه سطح مقطع تولید تک کوارک تاپ

1-1-5 محاسبه سطح مقطع پارتونی ……………………………………………….54
2-1-5 سطح مقطع فرآیند Wb t …………ا…………………………………………57
3-1-5 قواعد فاینمن برای نظریه الکتروضعیف ……………………………………..58
4-1-5 متغیرهای ناوردای مندل استام ……………………………………………..59
5-1-5 روابط پایستگی انرژی و تکانه ………………………………………………..60
6-1-5 محاسبه متغیرهای ناوردای مندل استام …………………………………..61
7-1-5 محاسبه دامنه پراکندگی M …ا……………………………………………..64
8-1-5 محاسبه سطح مقطع دیفرانسیلی در چارچوب مرکز جرم ……………..67
9-1-5 سطح مقطع کل فرآیند …………………………………………………….71
10-1-5 نمودارهای موثر در تشکیل فرآیند ………………………………………..73
1-2-5 توابع توزیع پارتونی) PDF ( ……ا…………………………………………..76
2-2-5 بررسی نمودارهای توزیع پارتونی درون پروتون …………………………..79
3-2-5 مقدار عددی سطح مقطع کل ……………………………………………….81
4-2-5 بسته LHAPDF ………….ا……………………………………………………83

 

فصل ششم: مقایسه نتایج این رساله با نتایج LHC

همانگونه که از عنوان این رساله، بررسی روش¬های مشاهده و تولید تک کوارک تاپ، پیداست مشاهده و تولید این ذره در دستور کار بوده است. در واقع با محاسبه تئوری سطح مقطع این فرآیند به هر دو مورد فوق بصورت زیر پرداخته شده است:
واقعیت این است که به دلیل ویژگی¬هایی که قبلا ذکر شد این ذره اولین بار در Tevatron و پس از آن برای بار دوم در LHC کشف شد. از آنجایی که LHC منبع تولید تاپ است تکیه این رساله بر نتایج حاصل از LHC است. همانگونه که گفته شد در LHC سه فرآیند جالب جداگانه برای تولید تک کوارک تاپ وجود دارد که این رساله به تولید تک کوارک تاپ از راه گداخت w-gluon یا کانال t پرداخته است.
محاسبات انجام شده تا مرتبه LO برای سطح مقطع تولید تک کوارک تاپ از راه این کانال در LHC در انرژی مرکز جرم مقدار pb 270 را برآورد کرده و تصحیح NLO وارد شده این مقدار را تا pb 245 کاهش می¬دهد.
با توجه به شرایط اولیه ذکر شده در فصل قبل محاسبه سطح مقطع در چهارچوب مرکز جرم و با انرژی مرکز جرم مقدار تقریبی pb 7/255 را بدست می¬دهد. این مقدار که در نرم افزار LHAPDF محاسبه شده در حقیقت سطح مقطع تصحیح شده تا مرتبه NLO برای پارتون¬های ورودی متفاوت است. سطح مقطع NLO مجموع سطح مقطع LO و دو تصحیح و است. تصحیح NLO ناشی از شکافتگی گلوئون اولیه به زوج است، به این ترتیب که اگر این زوج تقریبا موازی باشند این فرآیند در تولید تابع توزیع سهم دارد و این سهم در LO نشان داده می¬شود. با این وجود سهم جنبشی یاد شده در تصحیح NLO کنار گذاشته می-شود ]16[.

فصل هفتم: فهرست منابع و مراجع.

پیوست ………………………………………………………………………………..91

 

Abstract

In this thesis, methods of single top production and observation was studied. To this end, the t-channel single top production cross section was calculated.
The thesis, first presents, a brief history of single top observation at Tevatron and LHC with an emphasis on the top quark special and important position in Standard Model and its unique features.
Then the t-channel cross section is calculated by specifying the Feynman diagrams involved in the production process.
The parton distribution funcations (PDFs) are finally added to the partonic cross section formula to calculate the total proton-proton collisions



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان

.