Theoretische Physik Band 8 Walter Greiner Berndt Müller Eichtheorie der schwachen Wechselwirkung Ein Lehr- und Übungsbuch Mit zahlreichen Abbildungen, Beispielen und Aufgaben mit ausführlichen Lösungen 2., überarbeitete und erweiterte Auflage, 1995 Verlag Harri Deutsch Inhaltsverzeichnis 1 2 3 Die Entdeckung der schwachen Wechselwirkung 1 1.1 Die universelle Fermi-Wechselwirkung 2 1.2 Die Verletzung der Parität 13 Leptonische Wechselwirkungen 30 2.1 Die Strom-Strom-Wechselwirkung (geladene Ströme) 30 2.2 Der Zerfall des Myons 33 2.3 Die Lebensdauer des Myons 49 2.4 Paritätsverletzung im Myon-Zerfall 56 2.5 Die Michel-Parameter 68 2.6 Das Tau-Lepton 89 Die Grenzen der Fermi-Theorie 97 3.1 Neutrale Ströme 97 3.2 Streung eines myonischen Neutrinos an einem Elektron 99 3.3 PM-e~-Streuung 3.4 Das Verhalten der Neutrino-Elektron-Streuung bei hohen Energien 3.5 Ergänzung: Streuformalismus für Teilchen mit Spin 1/2 117 3.6 Divergenzen bei Prozessen höherer Ordnung 127 104 . 107 INHALTSVERZEICHNIS 4 Die Salam-Weinberg-Theorie 5 6 7 v 133 4.1 Der Higgs-Mechanismus 133 4.2 Das Yang-Mills-Feld 148 4.3 Feynman-Regeln für die Yang-Mills-Theorie 162 4.4 Das Glashow-Salam-Weinberg-Modell der Leptonen (StandardModell) 183 4.5 Spontane Symmetriebrechung — Der Higgs-Sektor der GSW-Theorie 193 4.6 SU2 x U(l) Eichinvarianz 208 Eigenschaften der Salam-Weinberg-Theorie 219 5.1 Zerfall des geladenen Bosons W<~) 220 5.2 Der Prozeß e + e - -> Z° -> ß+fj,~ 226 5.3 Hochenergieverhalten der GSW-Theorie 247 Semileptonische Wechselwirkungen 257 6.1 Überblick über die Hadronen 257 6.2 Phänomenologie der schwachen Zerfälle von Hadronen 262 6.3 Schwache Wechselwirkung der Quarks 275 6.4 Cabibbo-Theorie 287 Der nukleare Betazerfall 308 7.1 Das MIT-Bag-Modell 308 7.2 Beta-Zerfall des Neutrons 316 7.3 Der nukleare Betazerfall 326 7.4 Eigenschaften erlaubter ß - Zerfälle 330 vi 8 INHALTSVERZEICHNIS Das neutrale Kaon-System 356 8.1 Die physikalischen Teilchen Ks, KL 356 8.2 Die CP-Verletzung 368 9 Vereinigte Eichtheorien 378 A 9.1 Einführung: Die Symmetrie-Gruppe 5(7(5) 378 9.2 Einbettung der SU(3)C x 5t/(2) L x 17(1) in die 517(5) 387 9.3 Die 5t/(5)-Eichtheorie. Das Multiple« der Eichbosonen 407 9.4 Spontane Brechung der 5f7(5) - Symmetrie 423 9.5 Bestimmung der Skala der 5C/(5)-Symmetriebrechung 434 9.6 Der Protonenzerfall 445 9.7 Ausblick: Erweiterungen des Standardmodells 465 Vorschub über Einheiten 471 B Die Dirac-Gleichung 474 C Feynman-Regeln 478 D 482 Symmetrietransformationen Index 486