Двухчастичный распад: более тяжелые частицы живут дольше, чем легкие

Из золотого правила Ферми можно вывести, что скорость распада двухчастичного распада ( А Б + С ) дан кем-то

Г "=" п * 32 π 2 м А 2 | М | 2 г Ом ,

где абсолютная величина импульсов вылетающих частиц определяется выражением

п * "=" 1 2 м А [ м А 2 ( м Б + м С ) 2 ] [ м А 2 ( м Б м С ) 2 ] .

М - матричный элемент, а м А , Б , С - массы участвующих частиц. (Это хрестоматийные знания, ср. Гриффитс, Томсон или Википедия .)

Теперь время жизни частицы определяется выражением т "=" 1 / Г , и из приведенного выше уравнения мы должны быть в состоянии сказать, как время жизни зависит от массы м А (при условии м Б , С оставаться постоянным).

Для м А м Б , С , мы получаем п * м А 4 м А "=" м А , таким образом Г 1 м А и т м А , т.е. более тяжелые частицы живут дольше, чем легкие.

Где я ошибся?

Ответы (1)

Где я ошибся?

Размерный анализ.

Ты знаешь | М | 2 должен иметь размеры [масса] 2 , если Γ должен иметь размеры [массы]. В сильном, «нормальном» взаимодействии шкала масс в вашем пределе затем устанавливается м А 2 , и так, разделив на свое фазовое пространство м А , ты видишь это Г м А , как вы, кажется, оценить. Чем тяжелее частица, тем меньше она живет.

Это еще не все: для некоторых необычных случаев, связанных со слабым распадом, подавляющим хиральность, например, для заряженных лептонов, у вас есть | М | 2 м А 6 / М Вт 4 , так что Г м А 5 / М Вт 4 , что напоминает вам, почему тау-лептон живет намного меньше, чем мюон.

Очень четкий ответ, спасибо!