Keuzecollege Hoge EnergieFysica Katholieke Universiteit ... - EHEF

KUN 6
TUE 6
4.4 Diep inelastische elektron-proton verstrooiing
Het bestaan van quarks is direct bevestigd door de verstrooiing van elektronen aan protonen. Als
elektronen met hoge energie op protonen worden geschoten blijkt de verstrooiing niet goed meer te
beschrijven als verstrooiing aan een homogeen object, maar blijkt dat het proton een eindige afmeting
heeft en dat er in het proton harde pitjes zitten, die we met quarks kunnen identificeren.
Laten we uitgaan van puntvormige elektronen en een elektromagnetische interactie met het proton.
Voor het proton nemen we niets in het bijzonder aan. Het Feynman diagram voor de elektron-proton
verstrooiing kunnen we dan tekenen als:
Elektron
p 1 p3
p 4
Foton
q
Proton
p 2
p n
We zullen uitgaan van het experiment waarbij het proton in de begintoestand in rust is. Dus:
p 2
=
M p
0
0
0
. (4.11)
Verder nemen we het elektron massaloos en kiezen de z-as langs de inkomende elektron richting:
p 1
=
. (4.12)
Kijken we dan naar het verstrooide elektron dan kunnen we de vierimpuls daarvan uitdrukken in:
p 3
=
E
0
0
E
E'
0
E' sinθ
E' cosθ
, (4.13)
waarbij θ de verstrooiingshoek is van het uitgaande elektron met betrekking tot de richting van het
inkomende elektron. Verder definiëren we het oplossend vermogen van het foton als:
Q 2 ≡ – q 2 = 2EE' ( 1 – cosθ)
. (4.14)
Collegedictaat Hoge Energiefysica 57