Theorie der Schwachen Wechselwirkung Experimenteller Nachweis der Vektorbosonen
Vektorbosonen
Ulrich Bengs
05.06.2013
Theorie der Schwachen Wechselwirkung Experimenteller Nachweis der Vektorbosonen
Übersicht
1 Theorie der Schwachen Wechselwirkung Geschichte
Elektroschwache Vereinigung
2 Experimenteller Nachweis der Vektorbosonen Stochastische Kühlung
Detektor UA1 Ergebnisse
Theorie der Schwachen Wechselwirkung Experimenteller Nachweis der Vektorbosonen
Geschichte
Elektroschwache Vereinigung
Geschichte
1896: Entdeckung der Radioaktivität 1933: Erste Theorie durch Fermi 1938: Oskar Klein: Austauschteilchen 1956/57: Paritätsverletzung
1958:V −A-Theorie
1967: Elektroschwache Vereinigung
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Geschichte
Elektroschwache Vereinigung
Nobelpreis 1979
Abbildung:S. L. Glashow, A. Salam, S. Weinberg
”...for their contributions to the theory of the unified weak and electromagnetic interaction between elementary particles, including, inter alia, the prediction of the weak neutral current."
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Geschichte
Elektroschwache Vereinigung
Elektroschwache Vereinigung
Vermittlung der WW durchW± Reichweite 10−3fm
⇒mWc2≈ ~Rc ≈100GeV
Außerdem: Austausch neutraler Ströme durchZ0 Feynmangraphen vonZ0undγ sehen gleich aus
→Zusammenhang?
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Geschichte
Elektroschwache Vereinigung
Elektroschwache Vereinigung
Zuordnung neuer QuantenzahlenT,Tz undg T =1 für
|W0i,Tz =0
|W+i>,Tz = +1
|W−i,Tz =−1 T =0 für|B0imitTz =0
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Geschichte
Elektroschwache Vereinigung
Betrachte|γiund|Z0ials untersch. Linearkomb. von|W0iund
|B0i!
|γ i=Ah
g |B0i+ g0 |W0ii
|Z0i=Ah
−g0 |B0i+ g |W0ii oder als Matrix
|γ i
|Z0i
=
cosθW sinθW
−sinθW cosθW
|B0i
|W0i
und
A= (g2+g02)−12, e=gsinθW, tanθW = g0
g ≈0.55
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
Wie beobachtet man die Austauschteilchen?
nicht direkt sichtbar imβ-Zerfall,virtuelle Teilchen Lebensdauer∆t ≈10−26s
→Teilchenbeschleuniger am einfachsten:e+e−-Kollision
Problem: LEP existierte damals noch nicht Alternative:pp-Kollision¯
wie stellt man energiescharfe Antiprotonen her?
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
Stochastische Kühlung
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
UA1
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
UA1
6.8m lang, 2.3m Durchmesser gefüllt mit Argon-Ethan-Gasgemisch Magnetfeld liegt an
Kalorimeter speziell für Elektronen und Photonen gefolgt von Kalorimetern für Hadronen
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
UA1
[3]
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
SPS
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W -Detektion
einfachster Zerfallskanal:p+ ¯p→W++X,W+→e+νe
Neutrino Detektion sehr unwahrscheinlich
Positron mit Transversalimpuls messbar→Gegenstück wegen Impulserhaltung nötig!
Transversalimpuls ist höchstens 12mW+c MW± =80.9±1.5GeV/c2
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
[4]
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
Z 0 -Detektion
Suche nachp+ ¯p →Z0+X,Z0→e+e−oderµ−µ+ tritt sehr selten auf
fürme−e+ :mZ0 =95.6±1.4GeV/c2
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
[4]
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
Nobelpreis 1984
Abbildung:Carlo Rubbia, Simon van der Meer
”...for their decisive contributions to the large project, which led to the discovery of the field particles W and Z, communicators of weak interaction"
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Stochastische Kühlung Detektor UA1 Ergebnisse
Quellen
[1 ]http://home.web.cern.ch/about/engineering/stochastic-cooling [2 ]http://commons.wikimedia.org/wiki/File:UA1.jpg
[3 ]http://www.particlephysics.ac.uk/news/picture-of-the-week/
picture-archive/the-first-z-particle.html
[4 ]http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/
1984/rubbia-lecture.pdf
[5 ]http://home.web.cern.ch/about/accelerators/
super-proton-synchrotron
http://www.physik.uni-bielefeld.de/~yorks/pro13/v12.pdf http://home.web.cern.ch/about/engineering/stochastic-cooling http://home.web.cern.ch/about/experiments/ua1
