PDF - THEP Mainz

8. Prozesse mit reellem, neutralem
Eichboson
Neben den bisher diskutierten Prozessen sind auch solche Zerfälle denkbar, in denen statt
der neutralen Neutrinos eines der neutralen Eichbosonen γ bzw. Z auftritt. Aus Gründen
der Helizitäts- bzw. Leptonzahlerhaltung sind diese Prozesse im SM jedoch verboten, da
sich die Leptonfamilienzahl entlang der Fermionlinie ändert. Myonen können aus kinematischen
Gründen nur leptonisch zerfallen, während Tau-Leptonen aufgrund ihrer großen
Masse auch hadronisch zerfallen können 1 . Mögliche dazu gekreuzte Prozesse sind LNCund
LNV-Zerfälle des Z-Bosons.
Zur Beschreibung der Prozesse, die insgesamt drei Teilchen involvieren, kommen auf Baumgraphenniveau
lediglich die leptonischen Drei-Teilchen-Operatoren in Betracht.
Wie bei den meisten im SM verbotenen Prozessen sind die Ausschlussgrenzen, die man aus
den Zerfallsbreiten erhält, sehr klein. Dementsprechend sind die Obergrenzen der effektiven
Kopplungen ebenfalls sehr stark, wie aus den folgenden Tabellen ersichtlich ist. Die in
diesem Kapitel betrachteten Prozesse dienen deshalb besonders gut zur Eingrenzung der
leptonischen Drei-Teilchen-Operatoren.
Erst wenn man voraussetzt, dass es in dem betrachteten Modell nicht möglich ist, durch eine
Umdefinition der physikalischen Leptonfelder die Kopplung an die neutralen Eichbosonen
zu diagonalisieren, d.h. die Zahl der Leptongeneration entlang der Fermionlinien konstant
zu halten, sind solche LNV-Wechselwirkungen überhaupt möglich. In Kapitel 4 wurde gezeigt,
dass es eine Vielzahl solcher Modelle gibt, in denen FCNC-Prozesse auf natürliche
Weise auftreten und oft nur durch ad hoc-Annahmen unterdrückt werden können. Evidenzen
für einen der LNV-Prozesse wären ein wertvoller Hinweis für die Modelle jenseits des
SMs.
1 Auf die semileptonischen Tau-Zerfälle kommen wir in Abschnitt 9.5 zurück.