Keuzecollege Hoge EnergieFysica Katholieke Universiteit ... - EHEF

waar, bijvoorbeeld, de symmetriegroep U(1)xSU(2) aanleiding geeft tot een niet Abelse ijkgroep (in
het engels: non-Abelian gauge group) en de koppeling tussen de ijkbosonen de niet-Abelse koppelingen
heten. Omdat de koppelingsconstante van de interacties voldoende klein is heeft de zelfkoppeling
van de ijkbosonen maar een beperkte invloed op de verschillende interacties. Figuur 3.2 toont
de werkzame doorsnede voor elektron-positron annihilatie voor invariante massa’s vlak bij 2M W
.
σ(e + e − →W + W − (γ)) [pb]
20
10
LEP
FIGUUR 3.2. De werkzame doorsnede voor W paar produktie in elektron-positron annihilatie.
Behalve de voorspelling van het Standaard Model, met zowel een foton als een Z propagator, is ook
de voorspelling met alleen de foton propagator getekend. Deze voorspelling beschrijft de metingen
duidelijk niet, terwijl als ook de Z propagator (en dus de ZWW koppeling) wordt meegenomen in de
berekeningen de voorspelling heel goed overeenkomt met de metingen.
3.7 De ontdekking van het tau-lepton
0
Preliminary
(Data
Standard Model
no ZWW vertex
&
ν' e
exchange
160 170 180 190 200
√s ⎯
[GeV]
In 1975 werden bij de SPEAR elektron-positron botser gevallen gevonden waarbij één elektron (of
positron) en één positief (of negatief) muon in de eindtoestand zichtbaar waren en verder een
hoeveelheid energie onzichtbaar verdween. Al vrij snel was de hypothese dat deze gevallen worden
veroorzaakt door een nieuw deeltje dat in een paar wordt geproduceerd en ofwel in een elektron
(positron) ofwel in een muon kan vervallen, waarbij in het verval minstens ook nog een onzictbaar
deeltje wordt geproduceerd. Hier is natuurlijk een analogie met het muon verval in het elektron. Het
blijkt ook dat het energiespectrum van het vervals elektron of muon voor dit nieuwe deeltje dezelfde
vorm heeft als dat van het elektron in het muon verval. De conclusie was uiteindelijk dat het een
nieuw deeltje betrof dat hetzelfde is als het elektron of het muon, alleen in massa nog zwaarder,
namelijk 1777 MeV. Dit deeltje wordt het tau-lepton genoemd. Er is ook een tau-neutrino in volledige
analogie met het elektron en muon. Het tau-lepton en het tau-neutrino vormen de derde leptonfamilie.
Uit Figuur 3.1 zien we dat als we precies drie lichte neutrino soorten aannemen, de theorie
de metingen zeer goed beschrijft en dat een extra licht neutrino zeer onwaarschijnlijk is. Het is dan
ook onwaarschijnlijk dat er nog meer lepton families zijn, dus het tau-lepton besluit het verhaal van
de leptonen.
Een klein haartje in de soep was tot voor kort dat het tau-neutrino wel geproduceerd was, namelijk in
tau lepton vervallen, maar nooit als inkomend deeltje is waargenomen, iets dat met de andere neutrino’s
wel het geval is. Er zijn bundels van elektron-neutrino’s en met name ook van muon-neu-
Collegedictaat Hoge Energiefysica 47