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$\Delta^+$ decaimiento en GZK proceso

La dominante de los canales en el GZK proceso son

$$p+\gamma_{\rm CMB}\to\Delta^+\to p+\pi^0,$$ $$p+\gamma_{\rm CMB}\to\Delta^+\to n+\pi^+.$$

De acuerdo a la pdg, $\Delta\to N+\pi$ hasta casi el 100% de la relación de ramificación (BR). No, sin embargo, decir que el proceso es favorecido: el protón y pion neutro o de neutrones y acusado de pion. Mi instinto es que cada uno contribuye con aproximadamente el 50%, pero no estoy seguro. Así que mi pregunta es, ¿cuáles son los BRs para cada uno de los procesos descritos anteriormente?

8voto

Gil Milow Puntos 160

[...] $\Delta^+ \rightarrow p + \pi^0$, [...] $\Delta^+ \rightarrow n + \pi^+$,

que proceso se ve favorecido: el protón y pion neutro o de neutrones y acusado pion [?]

Desde la cinemática (y su correspondiente "espacio de fases" factores) para los dos estados finales son probablemente tan bueno como el de la igualdad, la evaluación de la relación de ramificación

$$\text{BR} := \frac{\Gamma[ \Delta^+\rightarrow p+\pi^0 ]}{\Gamma[ \Delta^+\rightarrow n+\pi^+ ]}$$

simplifica la determinación de la relación de "estado constituyente" las probabilidades de transición

$$\text{BR} := \frac{\Gamma[ \Delta^+\rightarrow p+\pi^0 ]}{\Gamma[ \Delta^+\rightarrow n+\pi^+ ]} \simeq \frac{\left\lvert \langle p; \pi^0 \mid \Delta^+ \rangle \right\rvert^2}{\left\lvert \langle n; \pi^+ \mid \Delta^+ \rangle \right\rvert^2}.$$

El análisis de (o definir) el estado inicial $\Delta^+$ y los dos estados finales en términos de isospin conduce a las expresiones

$$ \lvert \Delta^+ \rangle \equiv \big\lvert \left(3/2, 1/2\right)_i \big\rangle, $$

donde el primer valor representa la magnitud de $\mathbf I$, y el segundo valor representa la magnitud de $I_3$, junto con

$$ \lvert p; \pi^0 \rangle \equiv \big\lvert (1/2, 1/2)_f; (1, 0)_f \big\rangle \equiv \sqrt{ \frac{2}{3} }~\big\lvert (3/2, 1/2)_t \big\rangle - \sqrt{ \frac{1}{3} }~\big\lvert (1/2, 1/2)_t \big\rangle, $$ y

$$ \lvert n; \pi^+ \rangle \equiv \big\lvert (1/2, -1/2)_f; (1, 1)_f \big\rangle \equiv \sqrt{ \frac{1}{3} }~\big\lvert (3/2, 1/2)_t \big\rangle + \sqrt{ \frac{2}{3} }~\big\lvert (1/2, 1/2)_t \big\rangle, $$

donde

  • los coeficientes de las combinaciones lineales en los lados derechos son Clebsch-Gordan coeficientes (específicamente de los valores enumerados en la tabla "$1/2 \otimes 1$"),

  • todos los estados están normalizados, y

  • los índices de $f$ $t$ son para distinguir los estados finales y "estado de representaciones para evaluar las probabilidades de transición", de tal manera que, en particular, los estados $(1/2, 1/2)_f$ $(1/2, 1/2)_t$ (destinado a ser) diferentes; y ambos son distintos, y de hecho distinto, desde el estado inicial $\lvert \Delta^+ \rangle \equiv \lvert (3/2, 1/2)_i \rangle$.

Ahora la identificación de

$$\big\lvert (3/2, 1/2)_t \big\rangle \equiv \big\lvert (3/2, 1/2)_i \big\rangle $$

podemos evaluar

\begin{align} \langle p; \pi^0 \mid \Delta^+ \rangle & \equiv \bigg\langle \sqrt{ \frac{2}{3} }~ (3/2, 1/2)_t - \sqrt{ \frac{1}{3} }~ (1/2, 1/2)_t \bigg\vert (3/2, 1/2)_t \bigg\rangle \\ & = \bigg\langle \sqrt{ \frac{2}{3} }~ (3/2, 1/2)_t \bigg\vert (3/2, 1/2)_t \bigg\rangle \\ & = \sqrt{ \frac{2}{3} } \end{align}

y

\begin{align} \langle n; \pi^+ \mid \Delta^+ \rangle & \equiv \bigg\langle \sqrt{ \frac{1}{3} }~ (3/2, 1/2)_t + \sqrt{ \frac{2}{3} }~ (1/2, 1/2)_t \bigg\vert (3/2, 1/2)_t \bigg\rangle \\ & = \bigg\langle \sqrt{ \frac{1}{3} }~ (3/2, 1/2)_t \bigg\vert (3/2, 1/2)_t \bigg\rangle \\ & = \sqrt{ \frac{1}{3} } \end{align}

la obtención del tratado de la ramificación de la relación de valor como

$$\text{BR} := \frac{\Gamma[ \Delta^+\rightarrow p+\pi^0 ]}{\Gamma[ \Delta^+\rightarrow n+\pi^+ ]} \simeq \frac{ (\sqrt{ 2/3 })^2 }{ (\sqrt{ 1/3 })^2} = 2.$$

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