Übungen zur Physik VI, SS 2004

Übungen zur Physik VI, SS 2004Prof. Dr. Th. Walcher mit Dr. U. Müller und AssistentenSerie 12Abgabe der Übung bis Donnerstag, den 22. 7. 2004, 10:15 Uhr im Fächerkasten Kernphysik.Bitte mit »Physik VI«, Gruppennummer und deutlich lesbarem Namen kennzeichnen!Aufgabe 25(2 Punkte)Welche Reaktionsenergie steht im Schwerpunktsystem beim Stoß eines Protons mit einer Energievon 450 GeV auf ein ruhendes Proton zur Verfügung (»fixed target«)? Welche Energie wirdfür den Fall zweier sich entgegenlaufender Protonenstrahlen (»collider«) gleicher Energie benötigt,um die gleiche Reaktionsenergie wie im »fixed target«-Betrieb zu erreichen?Aufgabe 26(3 Punkte)Aus dem Wirkungsquerschnitt für die Elektron-Myon-Streuung (entspricht Elektron-Streuungan einem als punktförmig angenommenen Proton) läßt sich unter Ausnutzung der »Crossing«-Symmetrie, die dem Übergang zwischen s- und t-Kanal entspricht, der Wirkungsquerschnittfür die Reaktion e + e − → µ + µ − schreiben zu:dσ(e + e − → µ + µ − )dΩ= α2 (t 2 + u 2 )2s s 2mit den Mandelstam-Variablen s = 2kp = 2k ′ p ′ , t = −2pp ′ = −2kk ′ und u = −2k ′ p = −2kp ′unter Vernachlässigung der Massen.e −e −e − µ +p k ′p p ′ e + µ −k k ′µ + µ +k → −p ′p ′ → −kLeiten Sie hieraus den totalen Wirkungsquerschnitt für die Elektron-Positron-Annihilation inMyonpaare ab:σ tot (e + e − → µ + µ − ) = 4πα23s(b. w.)

Aufgabe 27(3 Punkte)Diskutieren Sie, welche der folgenden Reaktionen möglich oder unmöglich sind. WelcheWechselwirkung und welche Erhaltungssätze sind jeweils involviert?a) n → p + e − + ¯ν e d) µ + → π + + ν µ g) Σ + + n → Λ + pb) ν µ → e + + n e) π − + p → Λ h) ρ 0 → π + + π −c) e − → ν e + γ f) Σ → Λ + e + + e − i) ρ 0 → π 0 + π 0