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Teilchenphysik: Fragen zu Zerfällen
 
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Magerquark
Gast





Beitrag Magerquark Verfasst am: 30. Jan 2017 23:01    Titel: Teilchenphysik: Fragen zu Zerfällen Antworten mit Zitat

Hallo liebe Physikfreunde,

ich schreibe demnächst eine Teilchenphysik-Klausur und habe mir dafür eine Probeklausur rausgesucht, die ich jetzt versuche zu lösen.

Vielleicht könnt ihr mir sagen, ob ich folgende Zerfallsaufgabe richtig bearbeitet habe.

1. Welche der folgenden Reaktionen ist nicht erlaubt? Warum?

Myon ----> Elektron + Photon
Nicht erlaubt. Myon zerfällt zu W- , dieses wiederum zu Elektron und Elektron-Antineutrino.

Myon ----> Elektron + Elektron-Antineutrino + Myon-Neutrino
Nicht erlaubt, genau wie im vorherigen Fall.

Myon ----> Tauon + Tauon-Antineutrino + Tauon-Neutrino
Nicht erlaubt, genau wie im vorherigen Fall.

Ich bin skeptisch, dass hier dreimal nach verbotenen Zerfällen gefragt wird, die jedesmal mit demselben Argument beantwortet werden... Liege ich hier falsch? Naja, weiter gehts:

0Pion ----> Photon+Photon
Klappt, da u und Anti-u annihilieren.

++Delta-Baryon ----> +Pion und Proton
Klappt, Quarkzusammensetzung passt.

Eta-Meson ----> 0Pion + Elektron + Positron
Klappt, Quark sendet Photon aus, dieses kreiert Elektron-Positron-Paar.
Was hat die Ladungskonjugation hiermit zu tun? C(Eta)=-1. Muss der Eigenwert erhalten bleiben?

Proton ----> Myon+Myon-Antineutrino
Nicht erlaubt, Baryonenzahl nicht erhalten.

-Pion und Proton ----> Proton und -Kaon
Nicht erlaubt, Quarkzusammensetzung passt nicht.

Ist das soweit korrekt?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8571

Beitrag jh8979 Verfasst am: 31. Jan 2017 20:29    Titel: Re: Teilchenphysik: Fragen zu Zerfällen Antworten mit Zitat

Magerquark hat Folgendes geschrieben:

1. Welche der folgenden Reaktionen ist nicht erlaubt? Warum?

Myon ----> Elektron + Photon
Nicht erlaubt. Myon zerfällt zu W- , dieses wiederum zu Elektron und Elektron-Antineutrino.

Myon ----> Elektron + Elektron-Antineutrino + Myon-Neutrino
Nicht erlaubt, genau wie im vorherigen Fall.

Myon ----> Tauon + Tauon-Antineutrino + Tauon-Neutrino
Nicht erlaubt, genau wie im vorherigen Fall.

Ich bin skeptisch, dass hier dreimal nach verbotenen Zerfällen gefragt wird, die jedesmal mit demselben Argument beantwortet werden... Liege ich hier falsch?

Ja, Stichwort: Neutrino-Oszillationen....
Zitat:

Eta-Meson ----> 0Pion + Elektron + Positron
Klappt, Quark sendet Photon aus, dieses kreiert Elektron-Positron-Paar.
Was hat die Ladungskonjugation hiermit zu tun? C(Eta)=-1. Muss der Eigenwert erhalten bleiben?

Mit einem Photon geht es in der Tat nicht, da die QED nicht C-verletztend ist.
Magerquark
Gast





Beitrag Magerquark Verfasst am: 07. Feb 2017 01:20    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank für die Antwort!

Ich habe darüber gegrübelt, hier meine Gedankengänge:

Myon ----> Elektron + Photon

Ist laut dem Particle Physics Booklet ERLAUBT. Ich hatte gedacht, dass das Myon über W- zerfallen müsste, aber womöglich kann es auch über ein Photon an das Elektron koppeln, da beide geladen sind. Das energiereiche Photon zerfällt dann in ein Elektron und ein weniger energiereiches Photon. Stimmt das so?

Myon ----> Elektron + Elektron-Antineutrino + Myon-Neutrino

Ist erlaubt. Myon zerfällt zu W-, dieses wiederum zu Elektron und Elektron-Antineutrino. Aufgrund der Neutrino-Oszillation kann das Elektron-Antineutrino als Superposition von mehreren (Anti-)Neutrinos gesehen werden, inklusive Myon-Neutrino.
(Hierbei müsste man davon ausgehen, dass in der Superposition sowohl Neutrinos als auch Antineutrinos vertreten sein dürfen).
Bin mir nicht 100% sicher, Rückmeldung wäre toll.

Myon ----> Tauon + Tauon-Antineutrino + Tauon-Neutrino
Ist verboten. Scheint auf den ersten Blick wie obiger Mechanismus zu funktionieren, aber die Energiebilanz stimmt nicht. Das Tauon ist sehr energiereich.

Ist das sinnig?
Magerquark
Gast





Beitrag Magerquark Verfasst am: 07. Feb 2017 01:28    Titel: Antworten mit Zitat

(Sorry für den Doppelpost.)

Zur Ladungskonjugation:

Eta-Meson ----> 0Pion + Elektron + Positron

C(Eta)=-1 , C(0Pion)=-1, C(Elektron+Positron)=-1, die Ladungskonjugation ist also verletzt. Die Reaktion müsste für eine C-Verletzung schwach stattfinden, ein Quark könnte also statt einem Photon auch ein Z0 aussenden, welches dan in Elektron und Positron annihiliert. Sollte also erlaubt sein.
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8571

Beitrag jh8979 Verfasst am: 07. Feb 2017 09:03    Titel: Antworten mit Zitat

Magerquark hat Folgendes geschrieben:

Myon ----> Elektron + Photon

Ist laut dem Particle Physics Booklet ERLAUBT. Ich hatte gedacht, dass das Myon über W- zerfallen müsste, aber womöglich kann es auch über ein Photon an das Elektron koppeln, da beide geladen sind. Das energiereiche Photon zerfällt dann in ein Elektron und ein weniger energiereiches Photon. Stimmt das so?

Effektiv gibt es so eine Kopplung dann natürlich, aber das ist hier wohl nicht gefragt smile

Im SM ist dies ein Loop-Prozess mit einem W und Neutrino, wobei das Neutrino im Loop oszilliert.
Zitat:

Myon ----> Elektron + Elektron-Antineutrino + Myon-Neutrino

Ist erlaubt. Myon zerfällt zu W-, dieses wiederum zu Elektron und Elektron-Antineutrino. Aufgrund der Neutrino-Oszillation kann das Elektron-Antineutrino als Superposition von mehreren (Anti-)Neutrinos gesehen werden, inklusive Myon-Neutrino.
(Hierbei müsste man davon ausgehen, dass in der Superposition sowohl Neutrinos als auch Antineutrinos vertreten sein dürfen).
Bin mir nicht 100% sicher, Rückmeldung wäre toll.

Nicht ganz, das Myon geht über in Muon-Netrino und W, und das W herfallt dann wie beschrieben. Neutrino-Oszillation ist hier nicht notwendig.
Zitat:

Myon ----> Tauon + Tauon-Antineutrino + Tauon-Neutrino
Ist verboten. Scheint auf den ersten Blick wie obiger Mechanismus zu funktionieren, aber die Energiebilanz stimmt nicht. Das Tauon ist sehr energiereich.

Richtig.
Magerquark
Gast





Beitrag Magerquark Verfasst am: 07. Feb 2017 23:11    Titel: Antworten mit Zitat

Alles klar, danke.
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