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Antrittsvorlesung 13. Juni 2005
Der Teilchenzoo aus heutiger Sicht
au
s der
Sic
ht
des
Ele
menta
rteilc
hen
physi
kers
au
s der
Sic
ht
des
Ele
menta
rteilc
hen
physi
kers
von 1
937
ein konsistentes Bild
µ
e
Entdeckung 1937
Nebelkammer
Who orderedthat ?
Isidor Rabi
Warum gibt es mehr als eine Teilchengeneration ?
Frage nach wie vor ungeklärt
Intensive Forschung seit der Entdeckung des Müons
Wir wissen heute: Es gibt 3 Generationen (LEP)
Das fehlende c-Quark war vorhergesagt
u d u s d s
d d u u s s
schwache Zerfälle
GIM Mechanismusbraucht c-Quark
Burt RichterSLAC
Sam TingBNL
November 1974Herbst 1974
c-Quark
c-Antiquark
Ein Atom
aus Quarks
Burt RichterSLAC
Sam TingBNL
Ψ
J
ΨJ
StanfordPositronElectronAcceleratorRing
e+ e-
3 … 7 GeVSchwerpunktsenergie
November 1974
StanfordPositronElectronAcceleratorRing
e+ e-
3 … 7 GeVSchwerpunktsenergie
November 1974
Martin Perl
e+ e- e+ µ-
Leptonzahl
π+ µ+ νµ
µ- e- νe νµ
Z0 µ+ µ-
Z0 e+ µ-LEP
fehlende Energie
Vermutung:
e+ e- τ+ τ-
τ- µ- νµ ντ
τ+ e+ νe ντ
Aber !
Who orderedthat ?
griechisch
das Dritte
kinematisch verbotenverletzt E-Satz
2-Körper-Zerfallmonoenergetische µ
3-Körper-Zerfallkontinuierliches Spektrum
Entdeckung des Tau-Neutrinos ?
+ e+ e e
+ + µ e
Para-Lepton
+ e+ e e
+ + µ e
Ortho-Lepton
+ e+ e
+ + µ
Sequentielles Lepton
Ve 2
Vµ 1=
17,84 %
17,36 %
+ e+ e+ e-
okay
+ ≡ e+
+ ≡ e-
eigeneGeneration
Beijing Electron Positron Collider BEPC
e+ e- + -
ECM > 2 m1776.99 MeV/c2
+0.29-0.26
ein typisches Ereignisim OPAL Detektor
e+ e- Z0 + -
+ +
- - - +
Flugstreckel = γ β c T
290.6 ± 1.1 fsec
Silizium – Detektorenfür den CMS - Tracker
PCAC(partially conservedAxialvector Current)
Masse
Lebensdauer
elektr. Dipolmoment
magn. Moment
Anapole Moment
Verzweigungs- verhältnisse
schwache Kopplung
Paritäts- verletzung
Polarisation
Cabibbo Winkel
Isospin Verletzung
Resonanz- strukturen
Quark-Hadron Dualität
CVC(conserved
Vector Current)
Wess-ZuminoAnomaly
αs
Neutrino masse
Neutrino Helizität
CP Verletzung
Leptonzahl
Michel- parameter
2nd class currents
EPR
PCAC(partially conservedAxialvector Current)
Masse
Lebensdauer
elektr. Dipolmoment
magn. Moment
Anapole Moment
Verzweigungs- verhältnisse
schwache Kopplung
Paritäts- verletzung
Polarisation
Cabibbo Winkel
Isospin Verletzung
Resonanz- strukturen
Quark-Hadron Dualität
CVC(conserved
Vector Current)
Wess-ZuminoAnomaly
αs
Neutrino masse
Neutrino Helizität
CP Verletzung
Leptonzahl
Michel- parameter
2nd class currents
EPR
kombinierte Symmetrietransformation
Raumspiegelungx
Materie Antimaterie
Materie Anti-Materie
Erzwingt gleiches Verhalten vonMaterie CP (Materie)
e+
e-+
-
insbesondere Produktion gleicher Mengen Materie und Antimaterie
Urknall
Materie = Antimaterie
Heute
ausschließlich Materie
1966
Bedingungen für die Entstehungeines Materieüberschusses im Universum
1. Verletzung der CP-Symmetrie
2. Nichterhaltung der Baryonenzahl
3. Thermodynamisches Ungleichgewicht
Materie – Antimaterie Vernichtung Materieüberschuss bleibt zurück heutige Materie
Heute: 1 Baryon / 6 1010 Photonen
Verletzung der CP-Symmetrie beobachtet (1964 Cronin/Fitch K0
L )
Standard Modell enthält CP-Verletzung (1972 Kobayashi Maskawa)
B-Fabriken bestätigen Standard Modell (2001 B0 J/ K0)
CP Verletzung zu gering um Materieüberschuss quantitativ zu erklären!
Suche nach CP-Verletzung in der Tau-Produktion
CP ungerade Observablen
CP O = - O
< O > ≠ 0 CP Verletzung
CP Symmetrie < O > = 0
unmeßbar klein(d≈ 10-34 e cm)
jenseits des Standard Modells
Observable: Impuls + Spin von + und -
ca. 100.000 e+ e- + -
5 Zerfälle untersucht:
ee
Impulsmessung Spinvektor aus Impulsen der Zerfallsprodukte
< O > = c d
Schwaches Dipolmoment des Taus
| Re (d) | < 3.2 10-18 e cm
| Im (d) | < 9.4 10-18 e cm
d ~ m3 / m
2
Weitere Verbesserungen erst mit dem ILC
e+
e-
dt ~ mt3 / m
2
(Leptonen – Antileptonen)Anfang = (Leptonen – Antileptonen)Ende
für jede Generation
- -
- -+-
+ +
- K-
B0 D- +
t b +
e+ e- + -
D- -
keine Verletzungenbeobachtet
->
Leptonzahl verletzt !
->
Auswirkungen auf das Tau ?
-
-
W-
- -
Auswirkungen auf das Tau ?
-
-
W-
- -
Neutrino-oszillation
okay
Aber: Energie/Impulssatz verletzt
Auswirkungen auf das Tau ?
-
-
W-
- -
VerzweigungsverhältnisStandard Modell: 10-40
andere Modelle: 10-40… 10-6
Auswirkungen auf das Tau ?
-
-
W-
- - + - VerzweigungsverhältnisStandard Modell: 10-40… 10-14
andere Modelle: 10-40… 10-7
-
+
- -
e+ e- + -
+ e+ e
- -
Inv. Masse ( + ) = Masse (Tau)
Energie (Myonen) = Energie (Tau)
ca. 108
• 13 observed• 7.81.4 events expected
Prob. of 7.81.4 eventsfluctuating to 13 or more inabsence of signal is 7.6%.
efficiency = 5.2 0.1 0.5%
N=56million
- -
BR(2.0x 10-6 @90%CL
BaBar
- - + -
mit CMS am LHC
Vorteil: Mehr tausNachteil: Mehr Untergrund
- - + - bei CMS
Computersimulation eines Signalereignisses
- - + - bei CMS
Arbeit hat begonnen!
W
10.000 EreignisseTriggerSpurrekonstruktion
Freue mich auf gute Zusammenarbeitmit Studenten und Kollegen