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Die schwache Wechselwirkung -
Geladene schwache
Prozesse
Wir betrachten zunächst
nur die
geladenen
, d.h. durch die W-Bosonen
vermittelten schwachen Prozesse.
1. Leptonische Prozesse
Der elementare geladene leptonische Prozess ist der Zerfallsprozess des Leptons l in ein Lepton
l' unter Beteiligung der entsprechenden Neutrinos bzw. Antineutrinos (
n
l
und
n
l'
):
l
à
n
l
+ l' +
n
l'
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Beispiele
hierfür sind die Tauonzerfälle:
t
-
à
n
t
+
e
-
+
n
e
und
t
-
à
n
t
+
m
-
+
n
m
und die damit verbundenen
Streuprozesse:
t
-
+
n
t
à
e
-
+
n
e
und
t
-
+
n
m
à
m
-
+
n
t
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2.
Semileptonische Prozesse
Beim elementaren geladenen
semileptonischen Prozess sind auch Quarks bzw. Antiquarks (q
1
und
q
2
)
beteiligt:
q
1
+
q
2
à
l +
n
l
Beispiele:
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Pion-Zerfall
(siehe Abb. rechts)
- im Quark-Bild:
d
-1/3
+
u
-2/3
à
m
-
+
n
m
- im Hadronen-Bild:
p
-
à
m
-
+
n
m
(
p
-
= d
u
)
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b
-Zerfall
des Neutrons
(siehe Abb. rechts)
- im Quark-Bild:
d
-1/3
à
u
+2/3
+ e
-
+
n
e
- im Hadronen-Bild:
n
à
p
+ e
-
+
n
e
(n
= udd, p = uud)
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Beide
Prozesse werden durch ein W
-
vermittelt. q
1
und
q
2
müssen also Quarks sein, deren Ladung zusammen -1e beträgt bzw.
wenn (wie im Fall des Beta-Zerfalls)
q
2
als sein Antiteilchen q
2
auf der anderen Seite der Gleichung erscheint, die Differenz der Quark-Ladungen -1e betragen.
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Man erkennt, dass das u- und d-Quark des Neutrons nur unbeteiligt "zuschauen".
Man nennt sie deshalb auch
Zuschauerquarks
(engl.
spectator-quark
).
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3.
Hadronische (bzw. nichtleptonische) Prozesse
Beim elementaren geladenen
hadronischen Prozess sind nur Quarks bzw. Antiquarks beteiligt:
q
1
+
q
2
à
q
3
+
q
4
Beispiele:
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Kaon-Zerfall
(siehe Abb. rechts)
- im Quark-Bild:
s
+1/3
à
u
+2/3
+
u
-2/3
+
d
+1/3
- im Hadronen-Bild:
K
+
à
p
+
+
p
0
(K
+
= u
s
;
p
+
= u
d
;
p
0
= u
u
)
Das Feynman-Diagramm rechts zeigt den Zerfall des Kaons. Das u-Quark des Kaons ist wieder nur
"Zuschauer". Durch den Austausch des W
+
-Bosons ändert das s-Antiquark des Kaons seinen Flavour. Wichtig ist dabei,
dass aus einem Quark der
2.
Generation (c, s)
ein Quark der
1.
Generation (u, d)
wird. Wir werden später auf diese Besonderheit der schwachen WW eingehen.
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L
0
-Zerfall
(siehe Abb. rechts)
- im Quark-Bild:
s
-1/3
+ u
+2/3
à
u
+2/3
+ d
-1/3
- im Hadronen-Bild:
L
0
à
p
+
p
-
(
L
0
= uds; p = uud;
p
-
= d
u
)
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