Çarpışma süreçlerinde polarizasyon korelasyonlarının analizi
Analysis of the polarization correlations in collision processes
Yazar: CEM MURAT AYBER
Danışman: PROF. DR. ALİ ULVİ YILMAZER
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında spin polarizasyon korelasyonlarının yüksek enerji fiziğindeki öneminden hareketle, bu kuantum mekaniksel olguların çeşitli süreçlerdeki etkileri, farklı yöntemlerle incelenmiştir. Tezde ilk aşamada göreli parçacıkların davranışlarını tasvir eden Dirac denkleminin yapısal özelliklerinin incelenmesinin ardından helisite ve kiralite kavramları irdelendi. Bu özellikler kullanılarak helisite izdüşüm operatörleri türetildi. Kuantum elektrodinamiği (QED) çerçevesinde müon çiftinin oluşum sürecinde spin polarizasyonları helisite spinörleri ve izdüşüm öperatörleri kullanılarak incelendi. Yapılan hesaplamalar sonucunda helisitenin spin etkilerini açık bir şekilde gösterdiği ve QED'nin kiraliteyi koruduğu sonucuna varıldı. Bir sonraki aşamada kuantum alanlar kuramı (QFT) çerçevesinde temel süreçler olan, çift yok oluş, Moller saçılması, Bhahba saçılması ve elektrozayıf müon çiftinin oluşum süreci için spin polarizasyon etkileri incelendi. Spin polarizasyon korelasyonları, Bell eşitsizliği aracılığıyla test edildi ve her sürecin eşitsizliği ihlal ettiği sonucuna varıldı. Farklı bir süreç olarak spin polarize elektron-nötrino saçılımında spin polarizasyon etkileri, spin polarizasyon açıları üzerinden tanımlanan asimetriye bakılarak incelendi. Nötrinonun Standart Model'deki (SM) sol-elli kiralite ve negatif helisite hali kısıtlamaları kaldırıldığında, bir başka deyişle kütleli nötrinolar için en genel spin yönelimlerinin olduğu durumlarda belli açı değerleri için elektron-elektron nötrinosu saçılma sürecinde sıfırdan farklı tesir kesiti ve sıfır ile bir aralığında spin asimetrilerinin olabileceği görüldü.

Abstract:
In this thesis, departing from the importance of the spin polarization correlations in high energy physics, the effects of these quantum mechanical phenomena on several processes have been examined with various methods. In the first stage of the thesis, after examining the structural properties of the Dirac equation, which depicts the behaviors of relativistic particles, the concepts of helicity and chirality are examined. Helicity projection operators have been derived by using the properties of helicity. In the framework of quantum electrodynamics (QED) muon pair production process, spin polarizations were studied using helicity spinors and helicity projection operators. The results of the calculations show that helicity reveals the effects of spin clearly and QED preserves chirality. At the next stage, in the framework of quantum field theory (QFT), the effects of spin polarization correlations for fundamental processes such as pair annihilation, Moller scattering, Bhabha scattering and electroweak muon pair production have been investigated. Spin polarization correlations were tested with Bell's inequality and as a result of this, it is seen that each process violated the inequality. As a different process, spin polarization effects on spin-polarized electron-neutrino scattering were investigated by checking the asymmetry defined with the spin polarization angles. In the case when the left-handed chirality and negative helicity constraints of the neutrinos in Standard Model (SM) are abandoned, i.e. where the massive neutrinos might have a general spin orientation, it has been seen that the electron-electron neutrino scattering process has non zero cross section for the transverse polarizations and there could be spin asymmetries within a range of zero to one.