Physik: Myon-Zerfall?
Das freie Myon zerfällt gemäß dem rechts abgebildeten Feynman-Diagramm in ein Myon-Neutrino, ein Elektron-Antineutrino und ein Elektron
Selten wird zusätzlich ein Elektron-Positron-Paar erzeugt:
Den Zerfall des Antimyons erhält man durch den Austausch aller Teilchen durch das jeweilige Antiteilchen
Dem Standardmodell zufolge wird der Zerfall des Myons durch ein W-Boson vermittelt.
Moin, der Text darüber ist ein Text Ausschnitt von Wikipedia: Soweit verstehe ich es zum großen Teil, allerdings ist die Abbildung mir ein bisschen uns unschlüssig. Ich verstehe auch nicht genau warum und wie der W-Boson eine Rolle darin spielt. Kann mir das jemand genauer erklären? Also ich weiß was das W-Boson ist aber ich verstehe nicht wirklich warum es ausgerechnet bei myonen Zerfall austretet.
3 Antworten
ich weiß was das W-Boson ist aber ich verstehe nicht wirklich warum es ausgerechnet bei myonen Zerfall austretet.
Ich sehe das sowieso anders herum: Der Sachverhalt ist da, dementsprechend muss man eine Theorie dazu entwickeln. Die Zerfälle entstehen nicht wegen der Theorie, die gab es auch schon, bevor sie eintwickelt wurde.
Das Myon unterliegt der elektrischen und der elektroschwachen Wechselwirkung.
Das Myon hat etwa 200-fache Elektronenmasse und zerfällt innerhalb von etwa 2,2*10^(-6) Sek in ein Myon-Neutrino und ein negativ geladenes W-Boson.
Das W-Boson hat etwa 86-fache Protonenmasse und zerfällt nach etwa 3*10^(-25)Sek. in ein Elektron-Anti-Neutrino und ein Elektron.
P.S.: Die Tippfehler habe ich auf Grund der Kommentare korrigiert.
Drei Amerkungen:
- Myonen unterliegen der Schwachen Wechselwirkung, die inzwischen mit der Elektromagnetischen zur Elektroschwachen Wechselwirkung vereinigt wurde.
- Die Masse ist gut das 200fache der Elektronenmasse.
- Das W-Boson zerfällt in ein Elektron-Antineutrino und ein Elektron.
Ja statt Protonenmasse hätte es Elektronenmasse heißen müssen und es ist ein Elektron-Antineutrino.
Die von mir beschriebene Zerfallskette entspricht sonst dem in Wikipedia angegebenem Feynmandiagramm. In dieser Darstellung erscheint das W-Boson als Zwischenstufe. Das war das Ziel der Fragestellung.
das feynmandiagramm stellt aber keine zerfallskette dar, und die innere linie darin kein W-boson.
es stellt jenen mathematischen ausdruck dar den man berechnen muss um zu erster ordnung die amplitude für den zerfall myon --> elektron + myon-neutrino + ekektron-antineutrino zu erhalten.
den zerfall myon --> W + myon-neutrino gibt es nicht.
Ok ! In Wikipedia wird die innere Linie aber als W-Boson dargestellt. Wahrscheinlich ist diese Darstellung zu anschaulich. Es ist wohl eher als virtueller Prozeß zu interpretieren. Die Lebensdauer des W-Bosons ist ja sehr klein.
das bedeutet, dass der zerfall myon --> elektron + myon-neutrino + elektron-antineutrino nur über die schwache wechselwirkung ablaufen kann.
es gibt andere zerfälle die z.B. auch ganz ohne die schwache wechselwirkung funktionieren, z.B. nur durch die elektromagnetische. das bedeutet dass das ausgangsteilchen mit dem elektromagnetischen feld wechselwirkt, dieses wiederum mit den endprodukten, und durch diese wechselwirkung mit dem elektromagnetischen feld findet der zerfall statt (zumindest in guter näherung kann man den zerfall so beschreiben. will man noch präziser sein dann muss man noch die wechselwirkung des elektromagnetischen feldes mit allen anderen feldern berücksichtigen, dann wiederum die wechselwirkung dieser felder mit allen anderen, usw...).
beim myon zerfall läuft das allerdings nicht ausschließlich über die elektromagnetische wechselwikrung. gäbe es nur diese, wäre das myon stabil und könnte gar nicht zerfall. für diesen zerfall ist die schwache wechselwikung relevant. auch hier gibt, in analogie zum elektromagnetischen feld, ebenfalls wieder felder mit denen das myon wechselwirken kann. das dabei relevant ist das W-boson-feld. zu erster ordnung lässt sich dieser zerfall dadurch berechnen, dass das myon mit diesem W-boson-feld wechselwirkt, und dieses wieder mit den anderen teilchen. und diese erste (sehr gute) näherung (ohne die bereits oben angesprochen weitere wechselwirkung aller felder untereinander zu berücksichtigen) ist durch dieses diagramm dargestellt. das diagramm ist quasi eine graphische codierung für die berechnungen die man ausfürhen muss, und dabei kommt eben das W-boson-feld vor (manchmal spricht man im zusammenhang mit diesen diagrammen auch von einem "virtuellen W-boson", aber das ist nicht wirklich ein W-boson das hier erzeugt wird (das kann gar nicht sein weil es dafür viel zu schwer ist), sondern beschreibt nur die wechselwirkung über dieses feld).
elektronmasse (war wohl ein tippfehler)
nein, ein myon zerfällt mit einer mittleren lebensdauer von 2.2*10^(-6) sekunden in ein myon-neutrino, ein elektron und eine elektron-antineutrino, so wie im text des fragestellers beschrieben (und, so wie ebenfalls beschrieben, mit einer wahrscheinlichkeit von <0.004% noch mit einem zusätzlichen elektron-positron paar und mit einer wahrscheinlichkeit von <0.000006% mit einem zusätzlichen photon).
ein zerfall in ein W-boson ist ausgeschlossen.