تفاصيل الوثيقة

نوع الوثيقة : رسالة جامعية 
عنوان الوثيقة :
التفاعلات الضعيفة للنيوترينو مع النيوكلونات الحرة عند الطاقات العالية
Weak interactions of Neutrinos with free Nucleons at high Energies
 
الموضوع : التفاعلات الضعيفة للنيوترينو مع النيوكلونات الحرة عند الطاقات العالية 
لغة الوثيقة : العربية 
المستخلص : لقد حظيت دراسة تفاعلات النيوترينو مع النيوكليون اهتماماً كبيراً من الباحثين، ولا سيما أن هذه التفاعلات تتمتع بمميزات منها أن النيوترينو لا يستطيع عمل أكثر من تصادم واحد حتى إذا احتوى جسيم الهدف العديد من الجسيمات الثانوية. ولقد نشأ نتيجة لاكنشاف النيوترينو علم جديد هو علم الفلك النيوتريني Neutrino astronomy ، فبفضل أنه ضعيف التفاعل مع المادة في الغالب ونظراً لقوة اخرقه العالية فإنه من المملكن أن يعطينا معلومات قيمة عن العمليات الأكثر عمقاً داخل النجوم ومعرفة أسرارها. لذا يهدف البحث إلى تطوير دراسة التفاعلات الضعيفة للنيوترينو مع النيوكليون لحساب مساحة المقطع العرض.. ولقد تناولنا هذا الموضوع من مجورين مختلفين: 1- دراسة التفاعل من منظور نموذج التفاعل المتعدد السطوح: Multi peripheral collision يعتبر الإنتاج المتعدد للجسيمات سمة مميزة للتفاعلات النووية ذات الطاقات العالية ولا سيما تفاعلات النيوترينو – نيكليون حيث ينتج منها جسيمات جديدة تظهر في صورة أزواج ، كما أنها تعطي الكثير من المعلومات حول خواص وميكانيكية التفاعل بين الكواركات والجلونات. وقد استخدمنا النتائج المعملية التي أجريت في معامل CERN بسويسرا وفي Fermi national Lab. بالولايات المتحدة الأمريكية لاستطارة النيوترينو غير المرنة الممثلة على صورة دوال التركيب القياسية ثنائية البعد F2 , xF3 والتي تعتمد على مربع كمية الحرمة المقولة q2 وعلى متغير بجوركن القياسي x ، لبناء وضبط الوجهة النظرية للنموذج النظري المستحدث في الحسابات وتحديد قيم البارامترات الفيزيائية الملحقة به. وتم تصور تفاعل النيوترينو مع النيوكليون على أساس التفاعل بين النيوترينو والكواركات المكون للنيوكليون باستخدام شكل فيمان ذي العقدتين حيث يحدث عند العقدة الأولى تفاعل ضعيف بين النيوترينو الساقط ومكونات النيكليون نتيجة تبادل جسيم بوزوني W , Z0 وهذه العقدة تعتبر مصدر إمداد الطاقة للعقدة الثانية المسؤولة عن الإنتاج المتعددة لأزواج الهارونات من خلال حدوث تفاعل قوي. ومعدل الطاقة المنقولة محكوم بمصفوفة العنصر الانقالية. وهذه الافتراضية هي إضافة جديدة تم ساتحداثها في هذا البحث وأسهمت في تحسين صورة النموذج المقترح . لذا افترضت صورة مناسبة لمصفوفة العناصر الانتقالية للمجالات الضعيفة. وقد اقترحنا طريقتين لحساب الدالة الموجية للكواركات: باستخدام نموذج البارتون ، حيث أن الكواركات تتميز بأعداد كمية خاصة بالمذاق واللف فالإضافة إلى الأعداد الكمية المعروفة التي تميز الموضع والف المغزلي والشحنة. كما افترحنا صورتين بارامتريتين لدالة البارتونات المكونة لنيوكليون الهدف تعتمد على الأعداد الكمية المذكورة وكل منهما يحقق شروط الحدود ، وقد عرفت هذه الدوال في فراغ ذي محاور صفرية, أما الدالة الموجية للنيوترينو الساقط والمستطار فقد استخدمتا لها دالة الجسيم الحر. وقد طبقنا طريقة المتغيرات الكونتيتية Quantum Variation Method لإيجاد النهاية الصغرى . وقد استخدمنا في الطريقة الأخرى لتعيين الدوال الموجبة للكواركات نظرية الشبيكة المعيارية Lattice Gauge theory والتي تعتبر طريقة جيدة ومناسبة لمعالجة مسائل الجسيمات المتعددة many body problem. يعتمد هذا التصور على افتراض أن النويديد الهدف هو جسيم مركب من كواركات عبارة من مجموعة مراكز استطارة موزعة على هيئة شبيكة داخل النويديد لها أبعاد دورية periodic picture ، كما هو الحال في حالة الذرات أو الأنوية الموزعة في البلورة كل منها يتعرض لمجال دوري. من ذلك نتوقع أن تكون دالة الجهد التي تؤثر على الجسيم دورية أيضاً وهي ناتجة عن مجموعة مراكز استطارة لها توزيع دوري. وسوف نعتبر أن الجسيم تحت الدراسة عندما يقرب من أحد هذه المراكز المكونة للنظام فإن تأثيره يكون كبيراً جداً عليه بينما تأثيره على باقي المراكز يكون ضعيفاً . افترضنا دالة جهد لوني ثنائي بين كل مركزين من مراكز الاستطارة ، وحيث أن المسألة التي تتناولها هذه الدراسة هي الأصل مسألة لنظام متعدد الجسيمات لذلك وتم اللجوء إلى طريقة هارتري فوك Hartree Fock لإيجاد الدالة الموجية للجسيم المستطار نتيجة وجود الجهد المتوسط. واستخدمنا نظرية الاضراب لإيجاد صورة أقرب للحقيقة بقدر الإمكان للدالة الموجية وبالتالي يمكن حساب مساحة المقطع العرضي للتفاعل. ولكن اكتفينا باستخدام معدلات شرودينجر غير النسبوية سهولة الحل الرياضي للمسالة. وتم حساب الطاقة الكلية للجسيم داخل الشبيكة وكثافة الاحتمال للمستويات المختلفة n=0,1,2,3 . 2- التفاعل v-N من خلال البوزونات المتجهة الوسطية: في هذا النموذج افترضنا تفاعل النيوترينو مع النيكليون من خلال متجه بوزوني وسيط IVB هو W boson أو Z0 اللذين لهما كتلة مؤثرة حوالي 80 GeV ، وقد مثلنا التفاعل بشكل فيمان لحساب مصفوفة التفاعل التي تحتوي على التيار الليبتوني والهادروني ، وذلك باعتبار أن الدالة الموجية للنيوترينو الساقط هي دالة الجسيم الحر بينما تعاني اضطراباً صغيراً نتيجة لتعرضها لمجال ضعيف للجسيم المستطار بحيث يمكن إهمال الحدود العليا في متسلسلة الاضطراب. ومن ذلك تم حساب القيمة المتوسطة لكثافة التيار الليبتوني الضعيف باعتبار أن الدالة الموجبة للنيوترينو تحتوي فقط على مركبة يسارية، حيث لوحظ أن كثافة التيار الليبتوني الضعيف دالة في مربع كمية الحركة المنقولة. أما الدالة الموجبة للكواركات u,d المكونين للنيوكليون تم تعيينها كدالة في متغير بجوركن وكذلك الدوال المرافقة لها بالاعتماد على النتائج العملية ذات الطاقة في حدود (120-250 Gev) لتجارب الاستطارة العميقة غير المرنة للنيوترينو مع النيوكليون والتي تعتمد على دوال التركيب القياسية F2,F3 وذلك بعملية توفيق المنحنيات. أهم النتائج المتوصل اليها:- 1- أن العلاقة بين القيمة المتوسطة لتعددية الهادرونات الناتجة في الحالة النهائية من خلال تفاعل وطاقة سقوط النيوترينو هي علافة لو غاريتمية، كما أنها أكبر إلى حد ما من نظريتها في تفاعل . 2- إن تفاعل قد وصف بنجاح بواسطة شكل فيمان ذي العقدتين ، حيث يحدث تفاعل ضعيف عند العقدة الأولى بينما يحدث تفاعل قوي عند الثانية والتي عندها تنتج الهادرونات. حيث افترضنا أن بوزونات w, z هي الجسيمات المتبادلة خلال التفاعل الضعيف. 3- تعتبر العقدة الأولى لفياينمان بمثابة مصدر يزود العقدة الثانية بالطاقة المسؤولة عند إنتاج الهادرونات. 4- وكذلك إن معدل الطاقة المنقولة محكوم بمصفوفة العناصر الانتقالية للتفاعل الضعيف عند العقدة الأولى. 5- القيمة المتوسطة لتعددية الهادرونات الناتجة تعتمد (بشدة) اعتماداً كبيراً على معامل بجوكن x وتعتمد إلى حد ما على مربع كمية الحركة المنقولة q2 . 6- القيمة المتوسطة لتعددية الهادرونات الناتجة في الحالة النهائية من خلال تفاعل أقل من مثيلتها في حالة تفاعل N-N. 7- تحدث التفاعلات الضعيفة بتبادل بوزونات متجهة وسيطية IVB كالتفاعلات الكهرومغناطيسية التي تحدث نتيجة تبادل فوتون. 8- يرتبط منتشر التفاعل الضعيف بالشكل الرياضي الآتي: 9- تتضمن مصوفوفة العناصر الانتقالية كل من منتشر البوزون، التيار الليبتوني والتيار الهادروني (تيار الكواركات). وقد تبين لنا أن مربعها M2 مستقل تقريباً عن عند قيم 2q عند قيم 0.05< x>0.05. 10- استخدمت طريقة الاضطراب لإيجاد الدالة الموجبة للنيوترينو المستطار.، ولا حظنا أن كثافة التيار الليبتوني الكلي تعتمد على مربع كمية الحركة المنقولة 2q . 11- كثافة التيار الليبتوني الضعيف كمية مركبة، الجزء التخيلي يمثل معدل الامتصاص للتفاعل غير المرن نتيجة إنتاج متعدد من الجسيمات الهادرونية. 12- من توفيق المنحيات للنتائج المعملية تيبن أن دوال التركيب xF3 ترتبط بكثيرة حدود من الرتبة الرابعة مع متغير بجوركن، بينما دوال التركيب F2 ترتبط معه بدالة أسية. 13- تعتبر طريقة تعيين الدوال الموجبة للكواركات بدلالة دوال التركيب F2, F3 بالاعتماد على الاشتقاق من النتائج المعملية والتي وضعت بتوفيق من الله عز وجل طريقة جيدة لتعيين هذه الدوال حيث أن من مميزاتها أنها فرقت بين دالة الكوارك u والكوارك d ، كما أننا لاحظنا أن كثافة التيار الهادروني تعتمد بشكل أساسي على متغير بجوركن. ولوحظ أن لها قيمة صغرى في المدى 0.4< x> 0.8 ولا يوجد اختلاف محسوس بين دالتي كثافة تيار u وتيار d. 14- اتضح تقارب الشكل للدوال u,d وتنحصر القيم العليا لهما في المدى 0< x> 0.2 وتقل قيمة الدالة بزيادة x وتتلاشي تقريباً عند x = 1 وتزداد كثافة الاحتمالات لدوال ضديد الكوارك بالرغم أن لها نفس السلوك. 15- يمكن حساب مساحة المقطع العرضي التفاضلي بالطريقة المقترحة أي بدلالة التيارات المشحونة والمتعادلة للنيوترينو J(v'v) وكذلك تيارات الكواركات J(q'q) ومن ثم مقارنته بالنتائج العملية. 16- أظهرت النتائج المتحصل عليها من النموذج المقترح توافقا كبيراً مع تلك المناظرة لها من النتائج العملية في مدى طاقات سقوط للنيوترينو E(150 – 250) GeV 
المشرف : أ.د. محمد طارق حسين زكريا 
نوع الرسالة : رسالة ماجستير 
سنة النشر : 1424 هـ
2003 م 
تاريخ الاضافة على الموقع : Monday, December 29, 2014 

الباحثون

اسم الباحث (عربي)اسم الباحث (انجليزي)نوع الباحثالمرتبة العلميةالبريد الالكتروني
وداد ريف الحربيalharbi, wadaad reefباحث رئيسيدكتوراه 

الملفات

اسم الملفالنوعالوصف
 37728.pdf pdf 

الرجوع إلى صفحة الأبحاث