close

Anmelden

Neues Passwort anfordern?

Anmeldung mit OpenID

Frage: was sind die wesentlichen Aussagen der QCD und wie

EinbettenHerunterladen
Frage: was sind die wesentlichen Aussagen der QCD und wie werden sie getestet?
Antworten:
a) die starke Wechselwirkung wird durch den Austausch von Gluonen vermittelt, die an alle Teilchen
mit Farbladung koppeln proportional der starken Ladung sqrt( αs ). Es gibt eien 3-wertige Farbladung
b) Gluonen haben masse =0, Spin = 1 und sie tragen selber Farbladung! Das heisst es gibt auch die
selbstwechselwirkung der Gluonen.
Der Spin wurde getestet z.B. durch die Winkelverteilungen in 3-jet Ereignissen bei e+e- ==> q qbar g
c) drei Farbladungen sind experimentell nachgewiesen z.B. durch den Wert des hadronischen
Wirkungsquerschnitts in e+e- oder die Verzweigungsverhaeltnisse des W-Bosons.
d) Die Selbstwechselwirkung der Gluonen hat gravierende Auswirkungen:
1. Confinement: - beobachtete Hadronen sind farbneutral, es koennen keine freien quarks existieren.
- das q q Potential steigt fuer grosse Abstaende unbegrenzt an.==> Fragmentation und
Bildung von Jets.
Tests: Potential kann experimentell gemessen werden z.B. im Charmonium und BottoniumSystem. Jets werden exp. beobachtet.
-- die Kopplungskonstante αs haengt von einer Skala ab. Sie ist klein fuer kleien Abstaende
bzw. grosse Skalen und waechst unbegrenzt fuer grosse Abstaende bzw. Skalen <<
0.2 fm d.h. fuer Abstaende von der Groesse der Hadronen.
3. Wechselwirkungen zwischen Gluonen sind direkt beobachtbar.
--- gemessen bei 4-Jet Ereignissen in e+e-- bei der 2- Jeterzeugung in Hadronischen Kollissonen
Frage: geben Sie Beispiele fuer harte Streuprozesse an denen Hadronen beteiligt sind.
Warum lassen sich hierfuer QCD Voraussagen einfach machen?
Antworten:
a) harte Prozesse sinnd solche bei denen der ‚Propagator‘ eine grosse Skala s,t,u >> 1 GeV2 hat.
u
e+
u
Q= c,b,t
e
e
g
Q= c,b,t
W+
p
x*
q
p
Tiefinelast. Streuung
t = - Q2 > 1 GeV2
u
Q
νe
d
Erzeugung schwerer Quarks
s = 2* mQ
W-Erzeugung
s = mW
Jets bzw. schwere Quarks
s= 2* mQ oder s>ET2
b) Fuer alle diese Prozesse ist αs (s,t) <1 , d.h. Stoerungsrechnung ist moeglich. Die Ergebnisse
entsprechen in niedrigster Ordnung dem Partonmodell
Benoetigt werden hierzu die Impulsverteilungen der Partonen im Hadron, die experimentell
gemessen weren muessen z.B. in der tiefinelastischen Streuung.
d) die Partonverteilungen haengen schwach von der Skala Q ab: Skalenverletzungen.
xu(x,Q2) etc.
Frage: elementare Bindungszustände in der elektromagnetischen und starken
Wechselwirkung
- Wie sehen die Feynmadiagramme für das Positonium und das Charmonium aus (incl Ladungen)- Wie die zugehörigen Potentiale? Was ist gleich, was ist verschieden?
-Wann ist das Feynmandiagram für Charmonium sinnvoll, welchen Teil des Potentials beschreibt es?
- diskutieren Sie Zahl und Quantenzahlen der Bindungszustände.
Antworten:
Positronium
Charmonium
V = ™m /r
V = c αs /r + k*r
™m.5
αs.5
γ
g
™m.5
V
αs.5
r
Das Feynmandiagramm ist nur
für kleine Kopplungen sinnvoll,
wenn 1-Gluonaustausch dominiert,
d.h. bei kleinem r. das 1/r Potential
kommt von mg = 0
Bei grossem r wird αs gross, es werden viele Gluonen
Ausgetauscht und die Selbstwechselwirkung der Gluonen
führt zur Ausbildung eines Farbstrings, der durch das
linear ansteigende Potential näherungsweise beschrieben wird.
Der 3. radial angeregte Zustand (n=3) liegt bereits oberhalb
der DD Schwelle Æ kein Bindungszustand mehr.
Frage: elementare Bindungszustände in der elektromagnetischen und starken
Wechselwirkung
- Wie sehen die Feynmadiagramme für das Positonium und das Charmonium aus (incl Ladungen)- Wie die zugehörigen Potentiale? Was ist gleich, was ist verschieden?
-Wann ist das Feynmandiagram für Charmonium sinnvoll, welchen Teil des Potentials beschreibt es?
- diskutieren Sie Zahl und Quantenzahlen der Bindungszustände.
Antworten:
Positronium
Charmonium
V = ™m /r
V = c αs /r + k*r
™m.5
αs.5
γ
g
™m.5
V
αs.5
r
Ψ’
Das Feynmandiagramm ist nur
für kleine Kopplungen sinnvoll,
wenn 1-Gluonaustausch dominiert,
Ψ r. das 1/r Potential
d.h. bei kleinem
kommt von mg = 0
Bei grossem r wird αs gross, es werden viele Gluonen
Ausgetauscht und die Selbstwechselwirkung der Gluonen
führt zur Ausbildung eines Farbstrings, der durch das
linear ansteigende Potential näherungsweise beschrieben wird.
Der 3. radial angeregte Zustand (n=3) liegt bereits oberhalb
der DD Schwelle Æ kein Bindungszustand mehr.
η
ε
η
ε
Energiedichte des Universums
• was ist die kosmische Hintergrundstrahlung?
• was ist die kritsche Energiedichte?
• wie gross ist die gemessenen Energiedichte relativ zur kritischen und wie hat
man sie gemessen?
• Wie ist die Energiedichte aufgeteilt?
- wieviel ist die uns bekannte baryonische materie
- welche Rolle spielt die dunkle Materie
• Falls die dunkle Materie auf Teilchen zuruechzufuehren ist, welche Eigenschaften
muessen die dann haben? Kennen sie moegliche Kandidaten fuer dunkle Materie?
Antworten:
Antworten:
1.1.weitgehend
weitgehendhomogene
homogeneund
undisotrope
isotropeschwarze
schwarzeMikrowellenstrahlung
Mikrowellenstrahlungmit
miteiner
einerTemperatur
Temperaturvon
von
33K.
Relikt
der
Strahlung
vom
Urknall
die
frei
wurde
als
Atome
rekombinierten
und
K. Relikt der Strahlung vom Urknall die frei wurde als Atome rekombinierten und
seither
seitherstark
starkrotverschoben
rotverschobenwurde.
wurde.
2.2.bei
der
kritischen
Energiedichte
bei der kritischen Energiedichteerfolgt
erfolgtder
derUebergang
Uebergangvom
vomgeschlossenen
geschlossenenzum
zumoffenen
offenen
Universum
Universum
3.3.Das
DasVerhaeltnis
VerhaeltnisEnergiedichte
Energiedichtezu
zukritischer
kritischerDichte
Dichteist
istΩ=1±.01.
Ω=1±.01.Berechnet
Berechnetaus
ausder
derraeumlichen
raeumlichen
Verteilung
der
Temperaturfluktuationen
in
der
Hintergrundstrahlung
(WMAP).
Es
folgt
Verteilung der Temperaturfluktuationen in der Hintergrundstrahlung (WMAP). Es folgt
Daraus,
Daraus,dass
dassdas
dasLicht
Lichtsich
sichgeradlinigt
geradlinigtausbreitet
ausbreitetund
unddas
dasUniversum
Universumdaher
daherflach
flachist.
ist.
4.4.4%
baryonisch,
26%
dunkle
Materie
ca.
70%
dunkle
Energie
4% baryonisch, 26% dunkle Materie ca. 70% dunkle Energie
5.5.dunkle
dunkleMaterie
Materiebildet
bildetzuerst
zuerstBereiche
Bereichehoher
hoherDichte
Dichte(Potentialtoepfe)
(Potentialtoepfe)ininwelche
welchedann
danndie
die
baryonische
baryonischeMaterie
Materiehineinfaellt.
hineinfaellt.Sie
Sieist
istalso
alsofuer
fuerdie
dieStrukturbildung
Strukturbildungauf
aufgrossen
grossenSkalen
Skalenververantwortlich.
Weaklt
Interacting
Massive
particles
(WIMPS.
Kandidat:
leichtestes
SUSYantwortlich. Weaklt Interacting Massive particles (WIMPS. Kandidat: leichtestes SUSYTeilchen.
Teilchen.
Document
Kategorie
Gesundheitswesen
Seitenansichten
2
Dateigröße
1 102 KB
Tags
1/--Seiten
melden