Haben Quarks etwas mit Quantenphysik zu tun...? - 500 Beiträge pro Seite

[Indie.Jana]

...Hans ?

[Indie.Jana]

Heute abend um 21 Uhr gibt es dazu eine sehr interessante Sendung im West Deutschen Rundfunk
mit Ranga Yogeshwar




http://www.quarks.de/dyn/2098.phtml


Mein Tip; Ansehen

[HansderMeiser]

Yep, haben sie!

[sgeler]

zwei quarks hatte ich als abendessen

und jetzt ist der kühlschrank leer und ich hab noch hunger

[HansderMeiser]

Hmmm ... Essen ...

HansderVielfr...esser!

[Karl]

...ich finde ja die theorie interessant, dass sich unter bestimmten umständen eine gewaltige zahl von quarks regelrecht zusammenrotten, um an weiblichen wesen die von wissenschaftlern so genannten quarktaschen zu bilden...

[HansderMeiser]

@Karl

Der Sache sollte man auf den Grund gehen ... ... ... ...

Hans

[Mirabellchen]

Ich finde eigentlich besonders aufregend die Leptonen.

[HansderMeiser]

@Mirabellchen

Erklär mal genauer!

[Midi2000]

Quark hat eher etwas mit Milch zu tun.

Und Quak hat eher etwas mit Fröschen zu tun

[damund]

ach, sind doch alles nur Schwingungen kleiner Fäden...

[wolaufensie]

#7 ...da wäre der Satz vom Grund vielleicht mal angebracht...

[Mirabellchen]

#9 Hans, du willst aber immer alles erklärt haben ...! Dabei solltest du wissen: Frauen darf man nicht nach Erklärungen fragen, man muß sie verstehen!

Leptonen, Myonen, Mesonen, Photonen sind sozusagen stellare Fussel - fast ohne Masse, eher Energiekrümelchen ... Wenn dich das interessiert, findest du sicherlich auf der Webseite von Bild der Wissenschaft Näheres.

[HansderMeiser]

@Mira

Das weiss ich doch alles ... Ich wollte es nur noch mal von DIR hören! Nur warum sind gerade "Leptonen" aufregend???

[Mirabellchen]

Bereiten wir die Antwort einmal wissenschaftlich vor. Dazu lies bitte folgenden kleinen, von mir gekürzten Text (Zeichen und Abb. sind nicht mitkopiert, um wichtige Aussagen nicht zu unterdrücken, habe ich hie und da Lückenhaftes so belassen.):

"Elastische Quarkstreuung bei hohen Energien

Aus den Anregungsspektren der - und -Zustände haben wir gefolgert, daß das Potential der starken Wechselwirkung sich für kleine Abstände wie und für große Abstände wie verhält. Diese Information gilt aber bisher nur bis hin zu . Um die Wechselwirkung bei noch kleineren Distanzen zu testen benötigt man höhere Energien.

Quarkstreuung ()
Wir gehen von der Annahme aus, daß und Spin. Dann gibt es ebenfalls zwei konkurrierende Prozesse:

Leider gibt es aber keine freien Quarkstrahlen, mit denen man dieses überprüfen könnte. Deshalb benutzt man hochenergetische - und CERN mit oder am FNAL mit ).
Dabei sucht man (analog zur -Streuung) nach 2-Jet-Ereignissen. Diese machen nur aller Ereignisse aus. Um eine Auswahl zu ermöglichen muß genügend Energie in die transversale Bewegung umgesetzt werden (harter Stoß).

Gemessen wird die harte Wechselwirkung von zwei Partonen aus und . Die nicht ,,getroffenen`` Partonen laufen fast ungestört weiter, fragmentieren und verschwinden vorne und hinten aus dem Detektor. Die wechselwirkenden Partonen tragen die Impulsbruchteile und der Strahlteilchen (: Bjorkensche Variablen).

Aufgrund der Impulserhaltung müssen sich die Transversalimpulse von und aufheben. Dabei ist zu beachten, daß keine Zuordnung von einlaufenden Partonen zu Jets möglich ist, der Winkel ist mehrdeutig .

Da im Nukleon nicht nur Quarks sondern auch Antiquarks und Gluonen vorkommen, müssen die aus der -Streuung bekannten Streuprozesse erweitert werden. (Die Zahlen an den Vertices sind die Farbfaktoren, die in den Matrixelementen auftauchen.)

Ein Problem bei der Analyse ist, daß die für ein einzelnes Ereignis nicht vorhersehbar sind. (Sie sind aber meßbar.) Die Verteilungen aller möglichen werden jedoch durch die Quarkdichteverteilungen beschrieben (: Partonsorte).

Wegen der Hadronisierung kann das Quarkflavour im Endzustand nicht gemessen werden. Unter Verwendung gewichteter Strukturfunktionen und gewichtet gemittelter Wirkungsquerschnitte ergibt sich:



Dabei enthält alle drei Austauschgraphen in der richtigen Stärke, da in

der Faktor die relative Stärke von 3-Gluon- und Quark-Gluon-Quark-Kopplung berücksichtigt. Die Größe des Verhältnisses ergibt sich aus der Farbsymmetrie.
Es gibt zwei Arten, die Daten der 2-Jet-Produktion zu analysieren:


Man sieht, daß die Winkelverteilung sich analog zum Rutherford-Streuquerschnitt (7.39) verhält. Sie unterscheidet sich nur durch die Ersetzung und den Farbfaktor .

Bei großen Winkeln muß man in der Praxis noch Abweichungen berücksichtigen, die durch Spineffekte, die relativistische Näherung und die Winkelzweideutigkeit zustande kommen. Man benutzt die bekannte Winkelabhängigkeit des Streuquerschnitts

und analysiert die Meßdaten um zu bestimmen. Die unbekannten und werden experimentell bestimmt
(d.h. der Longitudinalimpuls des Schwerpunktes bestimmt )

Mit den so bestimmten und analysiert man den Wirkungsquerschnitt als Funktion dierser beiden Variablen und erhält so . Das Ergebnis vergleicht man dan mit aus der Leptonstreuung.


Wie man in Abb. 7.60 sieht ist die Übereinstimmung hervorragend. Die Leptonen sehen also die gleichen Partonen wie die Partonen selbst. In dieser Hinsicht ist also unsere Beschreibung der starken Wechselwirkung konsistent."




Morgen weiter. Muß mich jetzt erst mal dem Verarbeitungsdrang meines Unterbewußtseins hingeben (d. h. dem Träumen im Schlaf). Bis dann!
Mirabellchen.

[Mirabellchen]

Noch schnell das hier:

"Lepton
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Leptonen sind die Elementarteilchen, die nicht aus Quarks aufgebaut sind.

Name Symbol Elektrische Ladung Masse/MeV Lebensdauer/s
Elektron e -1 0,51 Stabil
Elektron-Neutrino νe 0 < 0,46*10-4 Stabil
Myon μ -1 105,6 2,197*10-3
Myon-Neutrino νμ 0 < 5,0 Stabil
Tauon τ -1 1784 3,4*10-13
Tauon-Neutrino ντ 0 < 164 Stabil


Neutrinos sind nicht elektrisch geladen; die Ladung der anderen Leptonen ist ein Vielfaches der Elementarladung.

Neuere Ergebnisse der Neutrinoforschung (Neutrinooszillationen) deuten darauf hin, dass Neutrinos nicht stabil sind, sondern ineinander übergehen."

[HansderMeiser]

[Karl]

Elastische Quarkstreuung bei hohen Energien
aha. darunter versteht der seriöse wissenschaftler sowas wie schlammcatchen der frauen, aber eben mit quark statt mit schlamm...

[walwal]

Irgendwie hab ich das Gefühl, dass die Teilchenforscher nicht den vollen Durchblick haben:

Vier statt zwei Quarks

Physiker rätseln über neues Teilchen



Am kalifornischen Babar-Detektor haben Physiker etwas beobachtet, das sie sich nicht ganz erklären können. Ihr Messgerät registriert die Trümmer, die entstehen, wenn Elektronen und Positronen mit großer Wucht zusammenprallen. Ein spitzer Berg in einem sonst flachen Abschnitt der Messungen deutet darauf hin, dass ein unbekanntes Teilchen entstanden und wieder zerfallen ist. Nach bisheriger Interpretation handelt es sich um ein neues D-Meson, das aus zwei so genannten Quarks besteht. Diese nach heutiger Ansicht fundamentalen Bausteine aller Materie, von denen es sechs Arten gibt, sind bisher stets in Zweier- oder Dreier-Kombinationen beobachtet worden. Sollte sich das Teilchen regulär verhalten, dann stecken ein „Charm“- und ein „Anti-Strange“-Quark in ihm. Allerdings ist die Masse des Mesons geringer als erwartet. Und falls die Physiker seine Eigenschaften korrekt aus den Daten abgeleitet haben, was keineswegs sicher ist, würde es beim Zerfall einen der Erhaltungssätze der Physik verletzen. Die Forscher spekulieren daher, dass sich hinter den Messungen kein Meson verbirgt, sondern ein bislang unbekanntes exotisches Teilchen aus vier statt zwei Quarks (arxiv.org/abs/hep-ex/ 0304021).

[wolaufensie]

...es muss sich dabei um das berühmte Institut handeln,
in dem Babar- Papa arbeitet, und vielleicht Babar-Mama putzt...

[Mirabellchen]

Also, Hans, Physiker bin ich nicht, und daher wäre ich auch nicht imstande, aus dem Stegreif die oben genannten Begriffe zu definieren. Warum interessieren mich nun gerade die Leptonen? Nun, ein Sonderdruck aus Spektrum der Wissenschaft bewirkte dies. "Wie elementar sind Quarks und Leptonen?" von Haim Harari. Ich will ein paar Zeilen daraus wiedergeben, um zunächst einmal die Leptonen näher zu beschreiben. Zur Verständlichkeit versuche ich es einfach zu halten:

"Zunächst entdeckten die Wissenschaftler, daß alle Materie aus Atomen besteht. Dann stellte sich heraus, daß das Atom einen dichten Kern enthält, der von einer Elektronenwolke umgeben ist. Der Kern wiederum ließ sich in noch kleinere Komponenten, die Protonen und Neutronen, zerlegen. Und in den letzten Jahren schließlich (der Text ist von 1983) zeigte sich, daß auch Proton und Neutron aus noch elementareren Teilchen zusammengesetzt sind: den Quarks. Was aber kommt danach?
Es ist durchaus möglich, daß die Folge von Teilchen im Teilchen hier abbricht, daß die Quarks also nicht weiter zerlegt werden können. Sie wären dann als wirklich elementare Elementarteilchen zu betrachten - neben den Leptonen, jener Teilchenfamilie, zu der auch das Elektron gehört. Bei den Leptonen nahm man ebenfalls lange an, sie ließen sich nicht weiter in Komponenten zerlegen. ...
Es gibt bislang keinen experimentellen Hinweis darauf, daß Quarks und Leptonen tatsächlich eine innere Struktur besitzen. Bei den Leptonen hat man in Abständen bis hinunter zu 10 hoch -16 Zentimetern nichts gefunden, was der Annahme widerspricht, daß diese Teilchen punktförmig und strukturlos sind. Bei den Quarks liegen die Dinge komplizierter. Bis heute ist es nicht gelungen, einzelne Quarks zu isolieren und zu beobachten oder zu untersuchen, ob sie eine innere Struktur haben. ...

Die Quarks in einem Proton oder Neutron werden durch die Farbkraft zusammengehalten; ssie wirkt auf die Quarks, weil sie Farbladungen tragen, eine neue Art von Ladung (weder Farbkraft noch Farbladung haben physikalisch etwas mit den Farben unseres Alltags zu tun). Ähnlich wie die Atome, die trotz ihrer elektrisch geladenen Bestandteile isngesamt neutral sind, bleiben auch Proton und Neutron trotz der farbigen Quarks in ihrem Inneren selbst farblos oder farbneutral.

Zwischen zwei Protonen, die weit voneinander entfernt sind, treten praktisch keine Farbkräfte auf. Erst wenn der Abstand zwischen den Protonen sehr klein wird, "spüren" die farbigen Quarks des einen Protons die Farbladungen im Inneren des anderen. Die Anziehungs- oder Abstoßungsreaktionen ... erweisens ich dann als tiefere Ursache der sgtarken Wechselwirkung. Das heißt: Ähnlich wie bereits die kurzreichweitigen Molekularkräfte auf die langreichwelligen elektromagnetischen Wechselwirkungen zurückgeführt werden konnten, ist die starke Wechselwirkung nun als Folge der langreichweitigen Farbkräfte anzusehen. ...

Jede Kraft, die ein Teilchen auf ein anderess ausübt, wird dabei über Trägerfelder vermittelt, die ihrerseits durch Trägerteilchen - Eichbosonen - verkörpert werden. Die älteste Eichtheorie ist die des elektromagnetischen Feldes, die Quantenelektrodynamik. Sie beschreibt die Wechselwirkungen zwischen elektrisch geladenen Teilchen wie insbesondere Elektron und Position. In der QED gibt es nur ein Eichboson, das die elektromagnetische Wechselwirkung vermittelt: das Photon, das masselose und elektrisch neutrale Quant des elektromagnetischen Feldes. ...

Die schwache Kraft (Wechselwirkung) unterscheidet sich von der elektromagnetischen und der starken Wechselwirkung durch eine Besonderheit ihrer Ladung. Schwache Ladungen sind indirekt mit dem Spin verknüpft. Anders als etwa der Eigendrehimpuls der Erde ist der Spin eines Elementarteilchens quantisiert; für den Spinvektor sind nur bestimmte Orientierungen quantenmechanisch erlaubt; die TEilchen drehen sich mit oder entgegen dem Uhrzeigersinn. Bei den Quarks und Leptonen haben nur die linkshändigen (gegen den Uhrzeigersinn) Teilchen und ihre rechtshändigen Antiteilchen eine schwache Ladung, die rechtshändigen und ihre linkshändigen Antiteilchen sind bezüglich der schwachen Kraft neutral."

Was denn da heißt, daß ein Lepton geladen sein kann oder auch nicht. Wenn die Elektronen zu den Leptonen gehören und grundsätzlich geladen sind, nämlich negativ, so sind es wohl diejenigen Leptonen, die nicht Elektronen sind, die neutral sind. Wenn sie nicht geladen sind, so dürften sie keine Bindung eingehen - außer offenbar mit ihrem Antiteilchen bzw. die Ladung bezieht sich auf anderes als die "schwache Kraft". Wenn sie nicht gebunden sein sollten, so könnten sie sich beispielsweise in einem Atomgitter frei bewegen und aufgrund von Wechselwirkung oder Ausdehnung dieses auch verlassen. (Wenngleich - #16 - die Neutrinos (("nur"?)) inEINANDER, ich verstehe das ausschließlich auf Neutrinos und nicht die Elektron-Leptonen bezogen, übergehen können.)
Bleibt wegen der wenn auch geringen "Masse" das Teilchen immerhin locker mit seinem Atom bzw. einem Atomgitter verbunden, bewegt sich aber auraartig außerhalb dessen, so könnte es durch berührende Körper "aufgesogen" werden. ...
Ich halte das insbesondere beim Wasserstoff (Proton) für interessant.

[Mirabellchen]

Karl #18,

viel schöner ist noch: "Wegen der Hadronisierung kann das Quarkflavour im Endzustand nicht gemessen werden." Alles Müller?