Teilchenentdeckung: Z-Boson, Higgs-Boson?
Hab ich das richtig verstanden:
Bei einer Teilchen-Teilchen-Kollisionsenergie von 91.2 GeV gibt es eine erhöhte Myon-Erzeugung
wegen einem neuen Teilchen, dem Z-Boson, das die Masse 91.2 GeV/c² hat
Fragen:
Gab es bei 91.2 GeV auch Veränderungen im Winkel zwischen den Myonen und ihrer bevorzugten Flugrichtung?
Die Energie von 91.2 GeV sagt nichts über Masse und Geschwindigkeit oder Impuls
Warum teilt man dann GeV durch c²? Das würde doch bedeuten, dass das Z-Boson Lichtgeschwindigkeit hat, weil sich seine Energie aus m·c² ergibt und Masse aus (m·c²)/c²?
Das Higgs-Bosons wurde vorhergesagt
Wurde dabei auch seine genaue Masse vorhergesagt? (Wenn ja: Wie?)
In Feynman-Diagrammen sieht man, dass die Bosonen eine zeitliche Dauer haben
Kann die Lebensdauer und Strecke der freien Bosonen bestimmt werden?
2 Antworten
Bei einer Teilchen-Teilchen-Kollisionsenergie von 91.2 GeV gibt es eine erhöhte Myon-Erzeugung
ja. also bei elektron-positron kollisionen.
das zeigt dir (möglicherweise) der rechte plot. kann ich nicht sicher sagen, weil ich nicht weiß wo du denn her hast und was der genau zeigt.
der linke plot zeigt etwas anderes. die x-achse ist nicht die schwerpunktsenergie, sondern die invariante masse der myon-antimyon paare (aber das Z bei 91.2 GeV/c² siehst du da sehr schön)
wegen einem neuen Teilchen, dem Z-Boson, das die Masse 91.2 GeV/c² hat
ja, weil das Z in ein myon-antimyon paar zerfallen kann.
Gab es bei 91.2 GeV auch Veränderungen im Winkel zwischen den Myonen
weiß ich nicht. da müsstest du nach muon angular correlations suchen. ich habe dazu jetzt aber nichts spezielles für einen vergleich bei verschiedenen schwerpunktsenergie bei LEP gefunden.
Die Energie von 91.2 GeV sagt nichts über Masse und Geschwindigkeit oder ImpulsWarum teilt man dann GeV durch c²?
worauf beziehst du dich? beim linken plot steht in der achsenbeschriftung ganz klar "Dimuon mass", und die masse hat die dimension GeV/c². wenn du willst kannst du das auch in kg umrechnen (macht aber niemand)
Wurde dabei auch seine genaue Masse vorhergesagt?
nein.
In Feynman-Diagrammen sieht man, dass die Bosonen eine zeitliche Dauer haben
das sieht man in Feynman-diagrammen nicht, da das nur graphische "merkzettel" für bestimmten integrale sind die man rechnen muss. sonst nichts.
aber ja, die haben natürlich eine bestimmte lebensdauer.
Kann die Lebensdauer [...] der freien Bosonen bestimmt werden?
die mittlere lebensdauer ja, indem man die zerfallsbreite misst. die für einen einzelnen zerfall nicht.
...Strecke...
die mittlere zerfallslänge bei einem gegebnen impuls ja, indem ich die mittelere lebensdauer nehme und mit dem impuls multipliziere und durch die masse dividiere. die zerfallslänge für einen bestimmten zerfall nicht.
also für Z und Higgs. für andere (nicht-fundamentale) bosonen kann man je nach lebensdauer die zerfallslänge natürlich schon direkt messen.
Wenn die Masse nicht vorhergesagt wurde, woher weiß man dann, dass dies tatsächlich das gesuchte Higgs-Boson ist
weil man alle anderen eigenschaften messen kann (branching ratios in die verschiedene zerfallskanäle, kopplung an die verschiednen anderen teilchen, ...) und die alle sehr gut mit den vorhersagen eines standard model higgs übereinstimmen. z.B hier https://cds.cern.ch/record/2809711/files/ATL-PHYS-PROC-2022-035.pdf
Wie kann eine invariante Masse für eine x-Achse verwendet werden?
ich kann was auch immer ich messen will auf meine x-achse setzen. wenn man die invariante masse der myon-paare misst, dann eben das.
Die Einheit ist GeV/c2 ...
hier ja
...was (m·c2 )/c2 bedeutet.
nein. eine einheit bedeutet gar nichts. es ist einfach eine einheit. so wie meter. oder kilogramm. oder sekunden.
Was ist mit der kinetischen Energie?
was ist damit? wenn du die kinetische energie ansehen willst (wozu auch immer), dann musst du einen plot finden der die kinetische energie zeigt. dieser hier (der linke) zeigt die invariante masse der myon-paare in proton-proton kollisionen.
Denn √s ist ...
√s ist im linken plot 7 TeV. d.h. jedes der beiden protonen hatte eine energie von 3.5 TeV.
√s ist 1/2·m·v2 + m·c2
diese formel macht keinen sinn. √s ist die schwerpunktsenergie. du hast hier irgendwie die ruheenergie eines einzelnen teilchens mit der (Newtonschen!!!) kinetischen energie eines einzelnen teilchens addiert. das ist gar nichts.
Vor einer Kollision von Elektron und Positron ist deren Masse und Geschwindigkeit bekannt und damit auch Impuls und kinetische Energie, und bei Kollision die Schwerpunktenergie.
ja
Von Myonen kann die Masse und Geschwindigkeit gemessen werden.
ja. (besser direkt den impuls als die geschwindigkeit, aber ja. bei bekannter masse kann ich eines ins andere umrechnen.)
...und die Di-Myon-Masse die Z-Boson-Masse sein?
wenn ein myon-paar aus einem zerfall Z->mu^+ mu^- kommt, dann ist die invariante masse dieses myon-paares die masse des Z-bosons. unabhängig von der kinetischen energie des Z's. daher heißt es ja "invariante masse", weil sie invariant ist (nicht vom bezugssystem und damit der geschwindigkeit abhängig).
Könnte doch auch sein, dass ein Teil von √s in kinetische Energie geht statt ganz in seine Masse
das kommt auf die energie an. wenn diese in elektron-positron kollisionen 91.2 GeV ist, dann bleibt keine energie mehr übrig wenn ein Z-boson entsteht. wenn die energie größer ist, dann können dabei weitere teilchen entstehen und das Z wird auch eine kinetische energie haben. auf die invariante masse seiner zerfallsprodukte hat das aber keine ausiwrkung, die ist immer 91.2 GeV/c²
Da das Z-Boson eine Masse aufweist kann es niemals Lichtgeschwindigkeit aufweisen. Zu Deinen Fragen empfehle ich diesen sehr eingehendenText: http://physik.uibk.ac.at/hephy/fp2/Skriptum_FP2-02.pdf
Wurde dabei auch seine genaue Masse vorhergesagt? nein
Wenn die Masse nicht vorhergesagt wurde, woher weiß man dann, dass dies tatsächlich das gesuchte Higgs-Boson ist und nicht ein anderes Teilchen, welches zb Starke oder Schwache Wechselwirkung vermittelt?
die x-achse ist nicht die schwerpunktsenergie, sondern die invariante masse der myon-antimyon paare
Wie kann eine invariante Masse für eine x-Achse verwendet werden? Die Einheit ist GeV/c2 was (m·c2 )/c2 bedeutet. Was ist mit der kinetischen Energie? Denn √s ist 1/2·m·v2 + m·c2
masse hat die dimension GeV/c²
kannst du auch in kg umrechnen
Vor einer Kollision von Elektron und Positron ist deren Masse und Geschwindigkeit bekannt und damit auch Impuls und kinetische Energie,
und bei Kollision die Schwerpunktenergie.
Von Myonen kann die Masse und Geschwindigkeit gemessen werden.
Warum sollte aber die Schwerpunktenergie nur in die Ruheenergie des Z-Bosons gehen und die Di-Myon-Masse die Z-Boson-Masse sein?
Könnte doch auch sein, dass ein Teil von √s in kinetische Energie geht statt ganz in seine Masse