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6. Standardmodell
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Was wissen wir bisher?
Nukleonen bestehen aus (3) spin ½ Teilchen mit relativ geringer Masse
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Substruktur schon aus g-Faktor
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g-Faktor von Elektronen und Müonen
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Aufbau in Brookhaven
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Ergibt g-Faktor
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Andere Variante mit eingefangen Elektronen
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Moderne Variante von Gabrielse (2006)
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Messen der Uebergangsraten
ergibt
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Ausserdem sind Elektronen und Positronen gleich
Woher kommt der Unterschied zum Dirac-Teilchen, g = 2?
Renormierung der Ladung in der QED
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Schwinger/Feynman Rechnung zum g-Faktor
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Mit Störungsrechnung bis zu vierter Ordnung mitgenommen ergibt sich:
Vergleich mit Experiment
Das Elektron ist ein Punktteilchen!
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Was wissen wir sonst noch?
Austauschteilchen für starke Wechselwirkung ist ein geladenes Boson – hat ähnliche Substruktur
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Wechselwirkungen der Teilchen
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Wechselwirkungen
Schwache WW ist verantwortlich für Prozesse mit Quarks und Leptonen
starke WW ist verantwortlich für Prozesse zwischen Quarks – effektive WW mit Pion ist die
KernkraftEM WW ist verantwortlich für
Prozesse mit geladenen Teilchen
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Quarkmodell der Hadronen
Baryonen: 3 QuarksMesonen: 2 Quarks
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Höhere Quarks ergeben ein
Quarkonium – Übergänge
lassen auf das Potential
schliessen
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b
s
d
b
s
d
vvvvvvvvv
b
s
d
tbtstd
cbcscd
ubusud
104,001,004,097,022,001,022,097,0
Verbindung der Familien in der Schwachen WW – die CKM Matrix
Hauptsächlich Familienintern (ausser der Beimischung von s in d)
Bei Leptonen keine Familienübergänge bekannt
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Woher kommen die verschiedenen Wechselwirkungen überhaupt?
Eichtheorie – Invarianz der Physik gegenüber Transformationen:
-Phasenänderung -> EM- Isospindrehung -> schwache WW
- Farbänderung -> starke WW-Bezugssystem -> Gravitation
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Problem der schwachen WW: Austauschteilchen haben Masse die
theorie wäre nicht mehr Eichinvariant!
Problem der schwachen WW: Austauschteilchen haben Masse die
theorie wäre nicht mehr Eichinvariant!
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elektroschwache Vereinheitlichung:• Diese Theorie geht von vier masselosen
Austauschteilchen aus• W+, W- und Z0 erhalten durch spontane
Symmetriebrechung Masse (Higgs).
Spontane Symmetriebrechung tritt auf, wenn der Grundzustand nicht mehr die volle Symmetrie des Systems bei höheren Energien hat.
runder Tisch mit 6 Gedeckenund 6 Servietten zwischen den Tellern
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Masse des W-Bosons hängt von der Masse des Higgs-Teilchens ab:
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Ergibt eine Masse von ~ 100 GeV
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Letzte Resultate des LEP auf der Suche
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Renormierung der Ladung
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Das heisst bei hohen Energien wird die Ladung effektiv grösser durch virtuelle
Elekton-Positron Paare
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Messung am CERN
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Gleiches (nur
umgekehrt) gilt für die starke WW
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Idee der Vereinheitlichung der Wechselwirkungen
Erfordert Zerfall des Protons – gemessen >1033 a
(Kamiokande)
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Zusammenfassung Kap. 6Teilchen fallen in zwei Klassen von Punktteilchen: Leptonen und Quarks
Leptonen umfassen die Elektronen, Müonen, Tauonen und deren Neutrinos. Messung des g-Faktors stimmt mit Punktteilchen überein
Quarks bilden die Hadronen (z.B. Nukleonen) und die Mesonen (z.B. Pionen) – bekannt aus inelastischer Elektronstreuung
Wechselwirkungen werden durch Teilchenaustausch übertragen – die jeweiligen Wechselwirkungen werden durch Invarianzen bestimmt.
Bei der schwachen Wechselwirkung muss die Masse der Austauschteilchen zusätzlich kreiert werden – Notwendigkeit des Higgs-Formalismus
Die Stärke der Wechselwirkungen hängt von der Energie des Prozesses ab – Möglichkeit alle Wechselwirkungen zu vereinen