Kernphysik

SS 2013, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Thomas Heinzel
Vorlesung: Kern- und Elementarteilchenphysik, inoffizielle Mitschrift
by: Christian Krause, Matr. 1956616 7 GRUNDLAGEN DER ELEMENTARTEILCHENPHYSIK
• Gluonen tragen Farbladung → unterliegen selbst der starken WW.
• Derzeit: Keine Indizien, dass Quarks aus noch elementaren Teilchen aufgebaut sind.
• Proton: Enthält Quarks, Gluonen, die Paarbildung machen und wechselwirken können.
“Quark-Gluon-Plasma“
7.3 Leptonen
Elementarteilchen, die nicht der starken Wechselwirkung unterliegen. Quantenzahl: L =
Leptonenzahl: Muss erhalten bleiben.
z.B.: n(L = 0) → p(L = 0) + e − (L = 1) + ν e (L = −1) , ∑ i
L i
!
= 0
3 Generationen:
I e − , ν e m e = 511keV m νe 2, 2eV T 1/2 (e − , ν e ) = ∞
II µ − , ν µ m µ = 105MeV m νµ 170keV T 1/2 (µ − ) ≈ 2, 2µs, T 1/2 (ν µ ) = ∞ (?)
III τ − , ν τ m τ = 1717MeV m ντ 15MeV T 1/2 (τ) ≈ 3 · 10 −13 s, T 1/2 (ν τ ) = ∞ (?)
Das τ − wurde 1913 entdeckt.
Anmerkungen zu exp. Nachweisen:
ν µ -Nachweis: µ − → e − + ν e + ν µ
Hochenergetischer p-Strahl auf Be: → Emission von π − → µ − + ν µ
{µ − , ν µ )-Strahl auf Fe-Bock: µ − wird absorbiert, ν µ fliegt durch.
ν µ -Strahl auf Al: p + ν µ → µ + + n, die µ + -Detektion erfolgt über ein Massenspektrometer
Nachweis ν τ : Bisher nicht direkt, indirekt über Impulserhaltung beim Z − -Zerfall:
τ − → e − + ν e + ν t au
7.4 Anmerkungen zur schwachen Wechselwirkung
z.B. n → p + e − + ν e
Auf Quark-Ebene: udd → uud + e − + ν e
d → u + e − + ν e
Starke WW: Quark-Typ bleibt erhalten (Flavor) (nur Farbladung ändert sich)
Schwache WW: Quark-Typ ändert sich.
Z.B.: Neutrino: keine Ladung, keine Farbladung → keine Kopplung an Photonen oder Gluonen
⇒ Austauschteilchen (W, Z-Bosonen), Analogon zur Ladung (“schwache Ladung“)
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