5. Análisis de colisiones de partículas mediante las leyes
de conservación del momento lineal y la carga eléctrica

EJERCICIO 1

   La fotografía muestra la colisión (punto A) en el interior de una cámara de burbujas de un kaón negativo (K) que entra por debajo con momento lineal
pK–=(8.26131,–0.15642, 0.01320) GeV/c
y un protón estacionario del hidrógeno líquido que llenaba la cámara.

   Estos son algunos de los datos sobre esas partículas que podemos encontrar en los libros:

 partícula   carga (e)   masa (GeV/c2)
K – 1 0,49368
p
+ 1
0,93827

 

a) ¿Qué se puede decir a partir de la ley de conservación      del momento sobre lo que ocurre en el punto A?

b) ¿Y de la ley de conservación de la carga eléctrica?

c) y d)
    Las mismas preguntas pero ahora para el punto B de la fotografía.

 

    Los físicos fueron capaces de calcular el momento lineal de las dos partículas (1 y 2) que “nacen” en el punto A midiendo la curvatura de las trayectorias (no apreciable a simple vista) en un campo magnético, éste es el resultado:

 momento p (GeV/c)
pX
pY
pZ
 partícula 1
  4,49326 
  0,73621 
 –0,51122 
 partícula 2
 0,32496
–0,45360
 0,04282

   Esas medidas en el punto B arrojan los siguientes resultados:

 momento p (GeV/c)
pX
pY
pZ
 partícula 3
  2,80879 
 –0,51130 
  0,45066 
 partícula 4
 0,76380
 0,04410
 0,04419

e) ¿Qué podemos añadir con estos datos y la ley de conservación del momento a las respuestas de los apartados c) y d)?

f) Representar lo mejor posible en un diagrama vectorial aproximado la conservación del momento lineal en el punto B. (No es tan fácil, pues en una colisión, las partículas no tienen por qué estar en el plano de la fotografía como puede comprobarse examinando las componentes X, Y, Z de sus momentos lineales)

g) Contar una historia probable de lo que pasa en la foto a partir de todo lo anterior.

   Podría ampliarse este ejercicio hasta incluir la identificación de la partícula invisible a partir del cálculo de su masa, pero eso requeriría manejar la expresión relativista de la energía:
E = (p2c2 + m2c4)1/2.