Schwache Zerfälle von Pionen und Myonen

Kern- und Strahlungsphysikvorlesung von Prof. Dr. P. Zimmermann

Der Artikel Schwache Zerfälle von Pionen und Myonen basiert auf der Vorlesungsmitschrift von Moritz Schubotz des 16.Kapitels (Abschnitt 0) der Kern- und Strahlungsphysikvorlesung von Prof. Dr. P. Zimmermann.

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Die Abfrage enthält eine leere Bedingung. __SHOWFACTBOX__

Neben "normalem" ß-Zerfall der Nukleonen schwache Zerfälle auch bei anderen "Elementarteilchen", erkennbar an der relativ großen Lebensdauer.

Pionen

Pionen (vor Quarkmodell Austauschteilchen der starken WW)

\begin{matrix} π^{+} & \to μ^{+} + ν_{μ} \\ π^{-} & \to μ^{-} + {\bar{ν}}_{μ} \end{matrix}

$t_{1 / 2} = 2, 5 \times 10^{- 8} s$ , dagegen $π^{0} \underset{\begin{matrix} elektro- \\ magn . WW \end{matrix}}{\to} 2 γ$ mit $t_{1 / 2} = 1 0^{- 16} s$

Ruhemassen: $\begin{matrix} π^{\pm} & 139, 6 MeV \\ μ^{\pm} & 105, 9 MeV \end{matrix}$ $Δ E = 34 MeV = 30 MeV (E_{ν}) + 4 MeV (E_{μ})$

$ν_{μ} \neq ν_{e}$ Experiment von Danby et al.^[1]

$ν_{μ} + n \to μ^{-} + p$ nachgewiesen
$ν_{μ} + n ↛ e^{-} + p$ "inverser ß-Zerfall" nicht nachgewiesen

Myonen

Myonen ("schwere" Elektronen)

$\begin{matrix} μ^{+} & \to e^{+} + ν_{e} + {\bar{ν}}_{μ} \\ μ^{-} & \to e^{-} + {\bar{ν}}_{e} + ν_{μ} \end{matrix}$

$t_{1 / 2} = 2 \times 10^{- 6} s$

Tau-Teilchen

$τ^{\pm}$ "superschwere" Elektronen $m_{τ} c^{2} \approx 1, 8 G e V$ und damit dritte Sorte von Neutrinos, die Tau-Neutrinos $ν_{τ}$ (1976).

Nach dem Vorbild der Vereinheitlichung von elektrischen und magnetischen Vorgängen durch Maxwell nun Vereinheitlichung von elektromagnetischer und schwacher WW zur elektroschwachen WW (Glashow 1960), Weinberg und Salam 1967). Dabei treten 4 Austauschteilchen, nämlich das masselose Photon und die drei massiven intermediären Bosonen W^± (81 GeV) und Z° (94 GeV) auf. Der ß-zerfall kann damit gewissermaßen als "Zweistufenprozeß" beschrieben werden, z. B.

n \to p + W, W \to e^{-} + {\bar{ν}}_{e}

Zusammenfassung mit den Quarks zum Standardmodell:

Einzelnachweise

↑ Danby et al. Phys. Rev. Lett. 2, 36, (1962)

[1] Danby et al. Phys. Rev. Lett. 2, 36, (1962)

[1]

Schwache Zerfälle von Pionen und Myonen

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Pionen

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