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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