Kernphysik
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SS 2013, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Thomas Heinzel<br />
Vorlesung: Kern- und Elementarteilchenphysik, inoffizielle Mitschrift<br />
by: Christian Krause, Matr. 1956616 7 GRUNDLAGEN DER ELEMENTARTEILCHENPHYSIK<br />
(i) Schwache WW mit Ladungstransfer: d → u + e − + ν e “geladener Strom“<br />
(ii) Schwache WW ohne Ladungstransfer: µ − → e − ν µ + ν e “Neutral Strom“<br />
Stärke der schwachen WW: Kopplung: Γ schwach ≈ 10 −4 Γ Coulomb = 10 −6 Γ Stark<br />
→ Reichweite ≈ 2 · 10 −18 m<br />
↔ Masse Austauschboson: ≈ 80GeV/c 2 >> m n , m p ≈ m Blei Atom<br />
Geladener Strom durch W ± -Bosonen m W ± = 80, 2GeV/c 2<br />
Neutraler Strom durch Z 0 -Boson m Z 0 ≈ 91, 2GeV/c 2<br />
Nachweis W ± , Z 0 -Bosonen: Erzeugung im e − − e + -Speicherring<br />
e − + e + ≥91GeV<br />
−→ Z 0 (Cern, 1983)<br />
p + p ≥80GeV<br />
−→ W ± + weitere Teilchen (Cern, 1982)<br />
Detektoren: z.B.<br />
Z 0 → e + + e − : ∑ Energie ≈ 90 GeV<br />
W + → e + + ν e<br />
W − → e − + ν e : Energie ≈ 80 GeV<br />
7.5 “Standardmodell“<br />
Versucht alle Teilchen und deren WW mittels Elementarteilchen zu erklären:<br />
Elementarteilchen<br />
• punktförmig<br />
• Spin<br />
• keine innere Struktur<br />
• Masse<br />
3 Familien:<br />
• Leptonen<br />
• Quarks<br />
• Bosonen (Austauschteilchen) W ± , Z 0 , γ, g Spin 1<br />
Problem: aus Eichfreiheit kann hergeleitet werden: falls es nur Bosonen als Austauschteilchen mit<br />
Spin 1 gibt, dann folgt daraus: Quarks + Leptonen sind masselos → Widerspruch<br />
Lösung: Postulat: ∃ Austauschbosonen mit Spin 0, welches an die Fermionen koppelt,<br />
Kopplungsstärke legt Masse fest “Higgs-Mechanismus“. Higgs-Boson koppelt unterschiedlich stark an<br />
Quarks und Leptopnen → legt Masse fest<br />
2012: m Higgs ≈ 127 GeV (Cern)<br />
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