Feynman-Diagramme

Feynman-Diagramme
x
Fermionen
Antifermionen
t
Eichbosonen:
Photon
W/Z
Gluon
Vertex
Feyman-Diagramme
Formfaktoren
Feynman-Regeln zur Konstruktion von Matrixelementen für
punktförmige Teilchen
Ladungsverteilung !(r) verändert Matrixelement -->
Multiplikation der Vertexfunktion mit Formfaktor F(q2)
(Fouriertransformation der Ladungsverteilung)
Rutherford
Mott
Rosenbluth
Formfaktoren
(r) / 4
a
3
1
/ 8 e ar
a2 / 2 e( a r
3/2
2 2
3
innen, 0 außen
4R3
1/ 1 e( r c ) / a / 2)
1
q
2
/ a22 eq
2
2
(2a 2 2 )
3 3 (sin cos ), q 2 R / Formfaktoren
Proton, Neutron
Dipol-FF
elektrischer FF
magnetischer FF
Normierungen für
Q2=0
Strukturfunktionen
Ineleastische Streuung:
Kein eindeutiger
Zusammenhang
zwischen E‘ und "
2 Variablen nötig: Q2
und Inelastizität x
Überraschung:
Strukturfunktion bei
festem x fast konstant!
Scaling
Interpretation:
Elastische Streuung an punktförmigen Partonen im Proton
Strukturfunktionen
F2(x) unabh. von Q2
Breit-Bezugssystem:
x ist Impulsanteil des
Partons am Protonimpuls
Callan-Gross-Relation:
F2(x)= 2x F1(x)
Partonen haben Spin 1/2
Strukturfunktionen
Quarks und Baryonen
u
d
p
n
Quark-WF
Ladung
Isospin I
Iz
Spin
Pauli-Prinzip beim #++ (Fermion):
Orts-WF:
Spin-WF:
Flavour-WF:
Widerspruch? antisymmetrische Farb-WF
#++ #+ #0 #-
Farbe
Quarks tragen Farbe:
Antiquarks tragen Antifarbe:
Gluonen tragen Farbe
und Antifarbe
r, g, b
r, g, b
SU(3)-Triplett
SU(3)-Antitriplett
SU(3)-Oktett
Gluonen vermitteln starke WW
(analog zum Photon bei der elektromagnetischen WW).
Aber: Gluonen tragen selbst Farbladung und können daher
untereinander koppeln: 3g, 4g- Vertex
Masse: 0
el. und schwache Ladung: 0
Spin: 1
QCD
Keine freien Quarks oder Gluonen
beobachtbar: Confinement
Hochenergetische Quarks und
Gluonen erzeugen Jets aus Hadronen
E
r
QCD
QED
QCD
Skalenverletzung
Skalenverletzung
Diskrete Symmetrien
Parität P
Ladungskonjugation C
Zeitumkehr T
CPT
CP
Schwache Wechselwirkung
P maximal verletzt.
V-A - Kopplung: $µ (1-$5)
W-Bosonen koppeln nur an linkshändige Fermionen
und rechtshändige Antifermionen
W-Bosonen sehr schwer (ca. 81 GeV)
Propagator ! 1 / (q2 + M2)
Typische q2 sehr klein im Vergleich zu M2:
Reduziert auf effektive 4 Fermion-WW mit Kopplungskonstante GF
Ausnahme: top-Zerfall (reelles W-Boson)
Z und Higgs
Z % W0
Z-Masse ca. 91 GeV, gV und gA
Nicht maximal paritätsverletzend
Z und $: Mischungen aus W0 und B0
elektroschwache Vereinheitlichung
Eichprinzip nur für masselose Teilchen gültig.
==> Higgs-Mechanismus zur Generierung von Massen
(Experimentell noch nicht bestätigt, LHC?)