《激光场中的μ子衰变和电子-μ子（质子）散射论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《激光场中的μ子衰变和电子-μ子（质子）散射论文（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要本文主要讨论了强电磁场对“子衰变过程的影响，然后简单讨论了一下在强激光场辅助下的电子对可动的质子或者“子的散射。这里的强激光场采用了经典电磁场的偶极近似处理我们从理论上分析给出了口子在线极化的强激光场中衰时，其衰变率及等效寿命会有很大的改变。缀饰态电子波函数由电相对论性D i r a e - V o l k o v 波函致来描述通过计算含有大量多光子过程的S 矩阵，可以发现在激光强度达到1 0 6 y 跏以的线极化G 0 2 激光场中，这种变化可以达到一个数量级的变化。我们还分析了衰变几率对于激光强度和激光频率的依赖性对于激光辅助下的电子对自旋为 的费米子( p 子，质子等) 的散射过程，
2、采用一级波恩近似方法，利用D i r a c - V o l k o v 缀饰波函数，我们求解了线极化激光场中的微分截面。借助于数值方法，研究了微分截面与散射角及电子入射能量的关系。由于靶可动，与激光辅助的M o r t 散射相比，截面在大角散射时会有比较明显的增大。A b s t r a c tT h el 鼬纷锄8 i 8 t e dm u o Dd e c a ya n dt h ee l e c t r o ns c a t t e r i n go naf r e e l ym o v e -a b l eF e r m i o ni nt h ep r e s e n c eo f
3、s t r o n gl a s e rf i e l da r es t u d i e d T h ei n t e n s el 鹪盯j 8t r e a t e dc l a s s i c a l l yi nt h ed i p o l ea p p r o x i m a t i o n N u m e r i c a lr e s u l t ss h o wt h a tt h em u o nl i f e t i m ec a nb ec h a n g e dd r a m a t i c a l l yb ye m b e d d i n gt h ed e c a
4、y i n gm u o ni nas t r o n gl i n e a r l yp o l a r i z e dl a s e rf i e l d T h ed r e s s e ds t a t eo f e l e c t r o n si sd e s c r i b e d 蚵D i r a c - V o l k o vw a v ef r m c t i o n E v a l u a t i n gt h eS - m a t r i xe l e m e n t st a k i n ga l le l e c t r o n i cm u l t i p h o
5、 t o np r o c e s s e si n t oa c c o u n t ，w ef i n dt h a taC 0 2l a t e rw i t h 蚰e l e c t r i cf i e l da m p l i t u d eo f1 0 8V c m 一1r e s u l t si na l lo r d e ro fm a g n i t u d es h o r t e rl i f et i m eo ft h em u o n W ea 1 8 0a n a l y z et h ed e p e n d e n c i e so ft h ed e c
6、 a yr a t eo nt h el a s e rf r e q u e n c ya n di n t e n s i t y W ea l s os t u d yt h ee l e c t r o ns c a t t e rf r o mt h ef r e e l ym o v a b l es p i n - ；p a r t i c l ei nt h ep r e s e n c eo fal i n e a r l yp o l a r i z e dl a s e rf i e l di nt h ef i r s tB o r na p p r o x i m a
7、 t i o n W i t ht h ea i do fn u m e r i c a lr e s u l t sw ee x p l o r et h ed e p e n d e n c i e so ft h ed i f f e r e n t i a lc r ( 瑚s e c t i o no nt h el a s e rf i e l dp r o p e r t i e ss u c ha St h es t r e n g t h t h ef r e q u e n c y , 鹪w e l la so nt h ee l e c t r o n - i m p a
8、c te n e r g y , e t c D u et ot h et a r g e t sa r em o v a b l e t h eD C So ft h i sp r o c e s sr e d u c e dc o m p a r i n gt ot h eM o r ts c a t t e r i n g ，e s p e c i a l l yi nv e r yl a r g es c a t t e r i n ga n g l e s 表格1 1 标准模型中的夸克和轻予。i1 2 最小标准模型中基本场的量子数这里给出T s v ( 3 ) o ，S U ( 2
9、) L 表象和U ( 1 ) y 荷的情况21 3 “子的衰变模式，。32 1 三代轻子的质量和寿命的实验数据1 34 1 激光辅助的e p 散射的微分散射截面，场参数为：场强为晶=1 0xl O S W c r a t 频率为7 i 口= 1 1 7e V ，疡| fP l o g l o 器：无场对的结果；l o g l o g ! 黧P ：M o t t 散射的结果；l o g l o 鲁：e p 散射的结果。3 8插图2 1 电动力学过程。1 92 2 衰变过程1 92 3p - 予衰变的F e y n m a n m 。1 92 4 顶角修正，自能修正，和韧致辐射的贡献，2 03 1
10、 在p 子静止参考系中的光子数分辨衰变率( p h o t o n - n u m b e r - r e s o l v e dd e c a yr a t e ) m ，通过方程( 3 5 0 ) 式进行数值计算得到N d ：Y A G ( 方=1 1 7 e V ) 激光在电场振幅强度为1 0 7V e m 。时的结果( 上图) 及c 0 2 激光( i “，一0 1 1 7 e y ) 在电场振幅强度为1 0 6 V e m - 1 时的结果( 下图) 2 93 2 激光修正的口子的等效寿命对于激光场电场振幅强度的函数实线为N d ：Y A G 激光( 鼬= 1 1 7e y ) 的结
11、果，而虚线为C 0 2 激光( 鼬= 0 1 1 7 e v ) 的结果。3 03 3 衰变率对于极化角的变化关系。取方位角西一9 0 。，用N d ：Y A G 激光( 鼬= 1 1 7 e V ) ，激光的电场振幅强度分别为1 0 7 V c r a - 1 ( 上图)和1 0 8 V c m 一1 ( 下图) 。3 2中国科学技术大学学位论文相关声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人授权中国科学技术大学拥有
12、学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名：兰! i 受笙抄7 年夕月t 5 日第一章导论芦子是一种轻予，衰变时变成电子。p 子是J C S t r e e t 和E C S t e v e n s o n 1 9 3 7 年在云室中发现的。这个发现公布在他们的文章“N e wE v i d e n c ef o rt h eE x i s t e n c eo faP a r t i c
13、l eI n t e r m e d i a t eB e t w e e nt h eP r o t o na n dE l e c t r o n “ f P h y s 断5 2 ，1 0 0 3 ( 1 9 3 7 ) ) 中在此之前，基本粒子被认为分别是电子( e ) 、质子( p ) 以及那时刚刚发现的中子( 1 ) 这个发现使人们注意到之前在1 9 3 5 年汤川秀树( H i d e k iY u k a w a ) 预言的中等质量的“介子”，这种粒子可能在核的的强作用力中起传递作用。汤川秀树预言这种介子的质量大约为1 0 0M e V c 2 而这种新发现的粒子的质量与之非常
14、接近。不过，人们很快就发现“子并不像入们所期望的那样，它根本不参与强相互作用。H a a sB e t h e 和R o b e r tM a r s h a k 提出“子可能是Y u k a w a 理论中所需要的粒子衰变的产物于是人们继续寻找，寻找的结果是发现了，r 介子日前的关于基本粒子的物理的观点都是基于夸克( q u a r k s ) 和轻子( 1 e p t o n s ) 的规范理论。在标准模型里，强、弱、电三种相互作用由8 u ( 3 ) c s v ( 2 ) L V ( 1 ) y的规范理论来描写的。夸克和轻子被分成三代。详细分类见表1 1 在标准模型( S t a n
15、d a r d M o d e l ，简写为s M ) 中，费米场，规范场和S U ( 2 ) L X 叹H i g g s 场是被作为基本场引入的，见表1 2 表1 1 ：标准模型中的夸克和轻子第一章导论2表1 2 ：最小标准模型中基本场的量子数。这里给出T S U ( 3 ) c 。s v ( 2 k 表象和U ( 1 ) y 荷的情况锦如耳口i 工讹Rd i Rf 让岛R 日s u ( 3 ) c8l1333111S U ( 2 ) L13l21l212U ( 1 ) y000i 1；一；一 一1 ；1 1 弘子的基本知识p 轻子是N e d d e r m e y e r 和A n d e r s o n 名E 1 9 3 7 年在宇宙射线中发现的【1 1 ，紧接着J C S t r e e t 和E C S t e v e n s o n 毛E 云室中也观测到【2 】人们发现它的质量大约是电子质量的2 0 0 倍。这个发现正好是在汤川秀树作出关于存在丌介子( 参与传递强相互作用的粒子1 的假设之后，这使得人们猜想这个新的粒子可能就是他们所要寻找的介子。直到1 9 4 7 年，C o n v e r
