PDF - THEP Mainz

38 4.2 Leptoquarks
beiden Indizes L bzw. R gekennzeichnet. Die diese Art von Wechselwirkung beschreibende
effektive Lagrange-Dichte lautet damit:
L LQ = αijkl LL,V
Λ 2 LQ
+ αijkl LR,V
Λ 2 LQ
(L L,i γ µ L L,j )(Q L,k γ µ Q L,l ) + αijkl RR,V
(L
Λ 2 R,i γ µ L R,j )(Q R,k γ µ Q R,l )
LQ
(L L,i γ µ L L,j )(Q R,k γ µ Q R,l ) + αijkl RL,V
(L
Λ 2 R,i γ µ L R,j )(Q L,k γ µ Q L,l )
LQ
+ αijkl S
(L
Λ 2 L,i L R,j )(Q R,k Q L,l ), (4.4)
LQ
wobei L L , L R (Q L , Q R ) für ein links- bzw. rechts-chirales Lepton- (Quark-)feld steht und
i, j, k, l Generationenindizes sind. Eine systematische Erfassung aller möglichen skalaren
und vektorartigen LQs findet man beispielsweise in Form des Buchmüller-Rückl-Wyler-
Modells (BRW-Modell) [62]. Auf die dortigen Definition beziehen sich viele experimentelle
Ergebnisse. Durch die Einführung von Leptoquarks werden der Baryon- und der Leptonsektor
miteinander verknüpft, um im Weiteren beides als einen einzigen Baustein einer
fundamentaleren Theorie auffassen zu können. Unter Angabe einer bestimmten Symmetrie,
die dieser Vereinheitlichung zugrunde liegt, findet man in der Literatur einige Beispiele
für Modelle mit Leptoquarks im Bezug auf Compositeness [63], GUT [30] oder Technicolor
[64, 65]. Baryon- und Leptonzahl sind in Modellen mit Leptoquarks nicht notwendig
Erhaltungsgrößen. Verzichtet man auf die Erhaltung der Baryonzahl, würde sich die durch
den Austausch von Leptoquarks vermittelte Wechselwirkung im Protonzerfall bemerkbar
machen. Aufgrund der großen unteren Schranke der Protonlebensdauer τ p > 2.1 × 10 29 yr
auf einem 90%−igem Konfidenzniveau [66] wäre die Masse eines solchen Leptoquarks von
der Grössenordnung 10 15 GeV und deshalb von wenig direktem Interesse für die in naher
Zukunft experimentell zugänglichen Messungen. Die Lebensdauer des Elektrons spielt
hierbei keine Rolle, da der durch einen entsprechenden Drei-Teilchen-Vertex beschriebene
Zerfall e → q LQ kinematisch ausgeschlossen ist. Neben der Annahme einer extrem großen
LQ-Masse, besteht eine weitere Möglichkeit FCNC-Prozesse zu unterdrücken darin, die
nicht-diagonalen Kopplungen von Hand klein zu wählen.
Der direkte Hinweis für die Existenz von Leptoquarks steht bis heute aus. Jedoch kann
man anhand einiger Experimente Untergrenzen für die Masse dieser hypothetischen Teilchen
angeben. H1 [67] und ZEUS [68] finden eine Untergrenze für die Masse in Abhängigkeit
vom Typ des Leptoquarks von bis zu 325 GeV bzw. 386 GeV unter der Annahme, dass die
Größe der Kopplung 0.3 beträgt und damit vergleichbar zur elektromagnetischen Kopplung
ist. Aus einer globalen Analyse der LEP-Daten [69] unter der Annahme, dass die
Kopplungsstärke 1 beträgt, erhält man eine minimale Masse für skalare Leptoquarks von
0.7 . . . 1.1 TeV. In einer Analyse, die sowohl HERA- als auch LEP- und Tevatron-Daten
berücksichtigt, findet man, dass die Daten mit der Hypothese der Existenz von Leptoquarks
am besten in Einklang zu bringen sind, falls die Masse der Leptoquarks bei 276 GeV und
die Kopplungsstärke bei 0.095 [70] liegen. Andererseits lassen sich anhand dieser Messungen
auch Ausschlussgrenzen formulieren, die mit allen Datensätzen vereinbar sind. Sie führen