Welche Wechselwirkung? < Atom- und Kernphysik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 02:36 So 19.07.2015 | | Autor: | Jellal |
Hallo Leute,
ich brauche dringend einen Crash-Kurs zur Charakteristik von Teilchen-Zerfällen.
Beispiel:
Das [mm] \eta [/mm] - Meson hat eine berechnete Lebensdauer von ca [mm] 10^{-19} [/mm] Sekunden und zerfällt gemäß
[mm] \eta [/mm] --> [mm] 2\gamma [/mm] also in zwei Photonen.
Ausgehend von den beiden Informationen soll ich entscheiden, welche Wechselwirkung dafür verantwortlich ist. Wie geht man bei sowas vor?
Photonen assoziiere ich natürlich erstmal mit der elektromagnetischen Kraft. Die Zeitskala passt soweit ich weiß aber auch gut zur schwachen Kraft.
Kennt sich da wer aus?
Gruß
Jellal
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Hallo!
Überlege, welche Kraft was kann.
Die starke Kraft wirkt ausschließlich auf die Farbladung, und kann die Farbe eines Teilchens verändern. Allerdings tragen nur Quarks eine Farbladung, die Kraft wirkt also nur zwischen denen. Und: Die starke Kraft kann Teilchen nicht umwandeln, ein u bleibt immer ein u.
Die schwache Kraft wird dadurch charakterisiert, daß man vorher zwei Teilchen hat, und nachher auch. Außerdem bleibt die Zahl der Quarks und Leptonen erhalten, wobei Anti-Teilchen jeweils negativ zählen. Und die Ladung bleibt sowiso erhalten.
Beispiel Beta-Zerfall:
$d [mm] \to [/mm] u+W^- [mm] \to u+e^-+\bar{\nu}_e$
[/mm]
Das down wird zu einem up (vorher ein Quark, hinterher auch ein Quark). Dabei ändert sich die Ladung von -1/3 auf +2/3, es muß also ein $W^-$ mit einer Ladung von -1 gebildet worden sein. Und das zerfällt in ein Elektron (Ladung -1) und ein Anti-Elektron-Neutrino. Anti, weil die Anzahl der Leptonen vorher 0 war, und es nachher auch sein muß. Und Elektron-Neutrino, weil eben auch ein Elektron entstanden ist.
Hier ist der induzierte, inverse Beta-Zerfall, der zum Nachweis von Antineutrinos verwendet wird:
$u [mm] +\bar{\nu}_e\to [/mm] d+W^+ [mm] \to [/mm] d+e^+$
Diesmal wird aus dem u ein d, demnach muß einn positives $W^+$ entstehen, aus dem ein Positron $e^+$ entsteht. Diesmal gab es vorher ein Anti-Elektron-neutrino (die Anzahl der Leptonen ist also -1), und das Positron, ist auch ein Anti-Teilchen. Passt also.
Auf Wikipedia findest du noch ein paar mögliche Mechanismen. Aber nicht alle so denkbaren Mechanismen sind möglich, da kommen z.B. noch Energie- und Spin-Betrachungen etc. hinzu.
Aber du merkst, in deinem Prozess entstehen zwei Photonen, keine zwei Materieteilchen. Das MUSS das Resultat einer EM-Wechselwirkung sein, schließlich sind Photonen die Träger der EM-Kraft. Das ist auch schon was besonderes: Photonen können über längere Zeit frei existieren. Und die EM-Kraft kann nicht direkt Teilchen in andere Teilchen umwandeln. Viel mehr kann sich ein Teilchen mit seinem Antiteilchen vernichten, wobei Photonen entstehen. Die können beliebig weit fliegen, oder sich in ein neues paar eines Teilchens und dessen Antiteilchens umwandeln. Auch ist es möglich, daß ein Teilchen, ohne sich selbst zu verändern, ein Photon abstrahlt oder absorbiert. Wichtig dabei ist, daß die EM-Kraft nur auf geladene Teilchen wirkt.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 16:45 So 19.07.2015 | | Autor: | Jellal |
Hallo Event_Horizon,
vielen Dank für deine ausführliche Antwort!
Habe mir im Laufe des Tages auch noch ein paar Sachen dazu durchgelesen und denke, dass ich es jetzt besser verstehe!
Gruß
Jellal
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