Baryon-number violation in chiral effective field theory

Zoeken naar nieuwe natuurkunde met baryonen

Baryonen zijn subatomaire deeltjes met een oneven aantal quarks. Het baryongetal (B) is een kwantumgetal dat wordt toegekend aan baryonen (B = 1) en aan hun antideeltjes (B = -1). De lichtste baryonen zijn het proton en het neutron. In alle tot dusver waargenomen fysische processen was B behouden. In het Standaardmodel van de deeltjesfysica (SM) wordt echter geen ijksymmetrie geassocieerd met B wat betekent dat B geschonden kan worden door fysica voorbij het SM. B-schending kan op een effectieve manier en onafhankelijk van de details van de nieuwe fysica beschreven worden door het SM uit te breiden met hogere dimensionale operatoren die zijn opgebouwd uit SM-velden en voldoen aan de ijksymmetrie van het SM.

In haar promotieonderzoek heeft Femke Oosterhof deze hogere dimensionale operatoren als uitgangspunt genomen voor het beschrijven van B-schending in chirale effectieve veldentheorie (χEFT), de effectieve veldentheorie van kwantumchromodynamica met pionen en nucleonen als effectieve vrijheidsgraden. Zij construeerde een χEFT-beschrijving voor (|∆B| = 2)-wisselwerkingen.  Vervolgens bepaalde zij de neutron-antineutronoscillatietijd als functie van de pionmassa en onbekende constanten die afhangen van hadronische matrixelementen en de fysica voorbij het SM.

Verder bepaalde Oosterhof de (∆B = 2)-deuteronvervalsnelheid en relateerde deze aan de neutron-antineutronoscillatietijd. Voor de beschrijving van (∆B = 1)-nucleon- en -deuteronverval is het nodig imaginaire delen te introduceren voor constanten bij B-behoudende operatoren. Deze imaginaire delen beschrijven inclusieve vervalsnelheiden. Oosterhof laat zien dat de (∆B = 1)-deuteronvervalsnelheid gedomineerd wordt door de som van de proton- en neutronvervalsnelheid. We verwachten dat de eerste kerncorrectie van de order van een paar procent zal zijn.

Het promotieonderzoek van Femke Oosterhof vond plaats bij de afdeling Hoge-energiefysica van het Van Swinderen Instituut met financiering via NWO. 

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/af0cfa7c-5161-492a-8bc5-857f2cd65e30