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Z-Ereignisse
Dich Herausforderung für Dich besteht gleich darin, Ereignisse herauszufinden, in denen ein Z-Boson erzeugt wurde. Wie soll das gehen, wo ein Z-Boson doch ein sehr schweres Teilchen ist, das nach 3 x 10-25 Sekunden wieder zerfällt?
Das sind lediglich 0.0000000000000000000000003 Sekunden! Kein Gerät ist in der Lage, irgendetwas in einer so kurzen Zeitspanne nachzuweisen.
Wie kannst Du dann das Z-Boson sehen, wenn es doch gleich wieder „verschwindet“? Die Antwort: Indem Du berücksichtigst, wie es zerfällt. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Beim Zerfall des Z-Bosons müssen die Naturgesetze eingehalten werden. Weil das Z-Boson keine elektrische Ladung trägt, müssen die Zerfallsprodukte in der Summe wieder eine elektrische Ladung von null ergeben. Zerfällt das Z-Boson in zwei Teilchen, handelt es sich immer um ein Teilchen-Antiteilchen-Paar.
Alle erlaubten Kombinationen von Leptonen und Quarks ergeben 24 verschiedene Möglichkeiten! Warum 24? hier erfährst Du mehr dazu. Bei der folgenden Messung liegt der Schwerpunkt allerdings auf lediglich zwei dieser Zerfallsmöglichkeiten:
- Elektron-Positron-Paar
- Myon-Antimyon-Paar
Die Zeichnung zeigt, wie das Z-Boson in ein Paar von Leptonen zerfällt.
Nun ist es so, dass Elektronen und Myonen (sowie ihre Antiteilchen) stabil genug sind, dass der Detektor sie registrieren kann. Auf diese Weise wird der Nachweis von kurzlebigen Teilchen wie dem Z-Boson möglich.