Schwache Wechselwirkung

Stichpunkte

Allgemein
	Die schwache Wechselwirkung ist eine der vier Grundkräfte der Physik
	Sie ist keine anziehende oder abstoßende Kraft
	ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino umwandelt
	sondern wandelt Teilchen ineinander um; so ist sie unter anderem für den Beta-minus Zerfall verantwortlich
	bei dem sich ein Neutron in ein Proton
	Die schwache Wechselwirkung wirkt zwischen allen Quarks und Leptonen
	und vermittelt Umwandlungen und Austausch von Energie und Impuls zwischen ihnen
	und aufgrund ihrer massiven Austauschbosonen nur von geringer Reichweite (kleiner als ein Atomkernradius)
	Sie ist um einen Faktor 109 schwächer als die starke Wechselwirkung
	die die schwache Wechselwirkung zusammen mit der elektromagnetischen Wechselwirkung beschreibt
	Eine Quantenfeldtheorie
	ist das Glashow-Weinberg-Salam-Modell
	die durch den Higgs-Mechanismus vereinheitlicht werden
	Man spricht in dieser Formulierung auch von zwei Aspekten der elektroschwachen Wechselwirkung
	Wie die elektromagnetische Wechselwirkung und die starke Wechselwirkung wird die schwache Wechselwirkung durch den Austausch von Bosonen beschrieben
	"Verbergen") 1 Crossing Symmetrie 2 Unterscheidung der Prozesse 3 Die Prozesse 3.1 1
	Die Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung sind das Z-Boson sowie die beiden (positiv bzw. negativ geladenen) W-Bosonen. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
	Leptonischer Prozess 3.2 2
	Semileptonischer Prozess 3.3 3
	Hadronischer Prozess [Bearbeiten]
Crossing Symmetrie
	wie <math>a + b rightarrow c + d<math> Die Teilchen a und b werden also in einem Prozess zu den Teilchen c und d umgewandelt
	Zur Beschreibung eines schwachen Prozesses verwendet man üblicherweise die Schreibweise einer Reaktionsgleichung
	die nach der Vertauschungsregel des Kreuzens (engl. crossing) entstehen
	so sind auch alle anderen möglich
	Ist dieser Vorgang möglich
	Ein Teilchen kann also auf die andere Seite der Reaktionsgleichung geschrieben werden
	indem dort sein entsprechendes Antiteilchen notiert wird: <math>b rightarrow c + d + bar a <math> [Bearbeiten]
Unterscheidung der Prozesse
	ob der Prozess durch ein elektrisch geladenes W-Boson (<math>W^+
	W^-<math>) oder das neutrale <math>Z^0<math> Boson vermittelt wurde
	Man unterscheidet schwache Prozesse sowohl danach
	ob Leptonen und/oder Quarks an ihnen beteiligt sind
	als auch danach
	Die Bezeichnungen schwacher Prozesse lauten wie folgt: vermittelt durch beteiligt <math>W^+
	W^-<math> <math>Z^0<math> nur Quarks "hadronisch geladen" "hadronisch neutral" Quarks und Leptonen "semileptonisch geladen" "semileptonisch neutral" nur Leptonen "leptonisch geladen" "leptonisch neutral" [Bearbeiten]
Die Prozesse
	[Bearbeiten]
1. Leptonischer Prozess
	Ein elementarer geladener leptonischer Prozess ist ein Zerfallsprozess eines Leptons L in ein Lepton L' unter Beteiligung ihrer entsprechenden Neutrinos bzw
	Antineutrinos (<math>nu_L
	barnu_L<math>): <math>L rightarrow nu_L + L^prime + barnu_L<math> Als Beipsiel möge der Zerfall von Tauonen dienen: <math>tau^- rightarrow nu_tau + e^- + barnu_e<math> sowie <math>tau^- rightarrow nu_tau + mu^- + barnu_mu<math> wie auch die damit verbundenen Streuprozesse <math>tau^- + barnu_tau rightarrow e^- + barnu_e<math> sowie <math>tau^- + nu_mu rightarrow nu_tau + mu^- <math> [Bearbeiten]
2. Semileptonischer Prozess
	Bei einem elementaren geladenen semileptonischen Prozess sind neben Leptonen auch Quarks bzw
	bar q_2<math>) beteiligt: <math>q_1 + bar q_2 rightarrow L + barnu_L<math> Ein Beispiel für einen semileptonischen Prozess ist der bereits genannte Beta-minus Zerfall des Neutrons
	Antiquarks (<math>q_1
	bei welchem sich ein Down-Quark des Neutrons in ein Up-Quark umwandelt
	weil das negativ geladene Down-Quark in ein positiv geladenes Up-Quark umgewandelt wird - die negative Ladung muss daher durch ein <math>W^-<math> Boson weggetragen werden. <math>d^{-1/3}<math> und <math>u^{+2/3}<math> müssen also Quarks sein
	wodurch das Neutron zu einem Proton wird: Quarkdarstellung: <math>d^{-1/3} rightarrow u^{+2/3} + e^- + bar nu_e<math> Hadronendarstellung: <math>n rightarrow p + e^- + bar nu_e<math>
	p = uud<math> Der hier gezeigte Prozess wird durch ein <math>W^-<math> Boson vermittelt
	deren Ladung zusammen gerade <math>-e<math> ist
	wobei die beteiligten Teilchen folgendermaßen aufgebaut sind: <math>n = ddu
	Da sich ein Neutron aus zwei Down- und einem Up-Quark aufbaut
	sind zwei von ihnen unbeteiligt
	jedoch nur eines umgewandelt wird
	Solche unbeteiligten Quarks nennt man daher "Zuschauerquarks" (engl. spectator quarks). [Bearbeiten]
3. Hadronischer Prozess
	Bei einem elementaren geladenen hadronischen (bzw. nichtleptonischen) Prozess sind nur Quarks bzw
	Antiquarks beteiligt: <math>q_1 + bar q_2 rightarrow q_3 + bar q_4<math> Der Kaon-Zerfall ist ein gutes Beispiel für einen hadronischen Prozess Quarkdarstellung: <math>bar s^{+1/3} rightarrow u^{+2/3} + bar u^{-2/3}+ bar d^{+1/3}<math> Hadronendarstellung: <math>K^+ rightarrow pi^+ + pi^0<math>
	<math>pi^+ = ubar d<math>
	<math>pi^0 = ubar u<math> Bei diesem Prozess ist das Up-Quark des Kaons wieder ein unbeteiligter Zuschauer
	wobei die beteiligten Teilchen folgendermaßen aufgebaut sind: <math>K^+ = ubar s<math>
	Die positive Ladung des Strange-Antiquarks wird durch ein <math>W^+<math> Boson weggetragen
	Durch diesen Austausch ändert das Quark seinen Flavour zu einem Anti-Up-Quark. da:Svag kernekraft en:Weak nuclear force fr:Interaction faible es:Interacción nuclear débil he:הכוח הגרעיני החלש hu:Gyenge kölcsönhatás it:Forza nucleare debole ja:弱�相互作用 nl:Zwakke kernkracht pl:Oddziaływanie słabe sl:Šibka jedrska sila sv:Svag kärnkraft

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