Pentaquarks und das Quarkmodell der Hadronen. Historische Entwicklung Quark-Theorie Pentaquarks Zusammenfassung Ausblicke
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- Frida Sommer
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1 Pentaquarks und das Quarkmodell der Hadronen Historische Entwicklung Quark-Theorie Pentaquarks Zusammenfassung Ausblicke
2 Historische Entwicklung der Elementarteilchenphysik Vor 1952 nur mit Hilfe kosmischer Strahlung 1952: erster moderner Teilchenbeschleuniger Entdeckung vieler neuer Teilchen Hinweise auf die Nicht-Elementarität des Protons und Neutrons durch das anomale magnetische Moment Postulation der strangeness durch Gell-Mann
3 Historische Entwicklung der Elementarteilchenphysik Entdeckung vieler neuer elementarer Teilchen, die nicht in ein Ordnungsschema gebracht werden können Willis Lamb: When the Nobel Prizes were first awarded in 1901, physicists knew some-thing of just two objects which are now called «elementary particles»: the electron and the proton. A deluge of other «elementary» particles appeared ater 1930; neutron, neutrino, m meson, p meson, heavier mesons, and various hyperons. I have heard it said that «the finder of a new elementary particle used to be rewarded by a Nobel Prize, but such a discovery now ought to be punished by a $10,000 fine
4 Das Quark-Modell The eight-fold way: Anordnung der Baryonen und Mesonen in geometrische Figuren, je nach Ladung und strangeness Die leichtesten Baryonen, u (up), d (down), s (strange), bilden eine SU(3)-Gruppe d u d u d u s s s Die Mesonen bestehen aus einem Quark und einem Antiquark.
5 d d u u d u d s u s s s
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10 Erweiterung auf 6 Quarks Die Berechnung erfolgt mit Young-Tableaus. Eine graphische Darstellung ist nicht mehr möglich, da es ein 5-dimensionales Diagram ergäbe.
11
12 Pauli s Ausschlußprinzip Quarks sind Fermionen mit Spin ½ ++ besteht aus drei up-quarks 1964: O.W. Greenberg schreibt den Quarks eine Farbe zu, nämlich rot, grün und blau. All naturally occuring particles are colorless
13 Pauli s Ausschlußprinzip Entweder addieren sich die Farben zu Null oder alle Farben sind in gleichen Mengen vorhanden. Quark-confinement: Es sind keine einzelnen Quarks beobachtbar QCD:
14 Das Potential der QCD
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16 Pentaquarks Q: Was wurde entdeckt? A: Ein neues Baryon (θ + ) mit folgenden Eigenschaften: Ladung: +1 Masse: ~1540 MeV Zerfall:
17 Q: Warum ist das ungewöhnlich? A: Beim starken Zerfall bleiben erhalten: Baryonenzahl B=1 Strangeness S=+1 Ladung Q=1 Dies ist im Quarkmodell nur möglich mit einer Pentaquark-Konfiguration
18 Erste Beobachtung des θ + am SPring-8
19 Woher kommt der Peak? Was kann es sein: Zerfall in ein Baryon: Baryonisches System Geringe Peakbreite <10MeV: Zerfall via starker Wechselwirkung Starker Zerfall erhält Strangeness: Teilchen muss ein strange-antiquark enthalten Minimale Quark-Konfiguration:
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21 Weitere experimentelle DIANA am ITEP SAPHIR am ELSA HERMES Zeus Die Suche nach Pentaquarks verlief an manch anderen Detektoren jedoch erfolglos Hinweise
22 Zusammenfassung Nachweis des θ + scheint experimentell gesichert. Keine größeren Beschleuniger von Nöten Verbesserung des theoretischen Verständnisses
23 Ausblick Ist das θ + ein Singulet? Hinweise auf charmed-pentaquarks Verbreiterung der statistischen Basis notwendig Vervollständigung der Pattern
24 Literatur D. Griffiths, Introduction to elementary particles D. Perkins, Introduction to high energy physics O. Meyer, Quarks im Fünferpack, SdW 06/04 U.a.
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