Cabibbo-Winkel

Der Cabibbo-Winkel ist der 1963[1] von Nicola Cabibbo postulierte Mischungswinkel der ersten beiden Quarkgenerationen bezüglich der schwachen Wechselwirkung und beschreibt somit den Zusammenhang zwischen schwachen und starken Eigenzuständen bei up-/down- und charm-/strange-Quarks – die dritte Quarkgeneration (top/bottom) war zu diesem Zeitpunkt noch nicht bekannt. Die Motivation hierfür waren die schwachen Übergänge, bei denen ein Wechsel der Quarkgeneration stattfindet, was in allen anderen Wechselwirkungen nicht möglich ist. Makoto Kobayashi und Toshihide Masukawa erweiterten Cabibbos Modell 1973 auf drei Dimensionen und sagten somit die dritte Quarkgeneration voraus, die dann 1977 mit Entdeckung des bottom-Quarks (endgültig 1995 mit Entdeckung des top-Quarks) experimentell belegt wurde. Für diese korrekte Vorhersage erhielten sie 2008 zusammen mit Yōichirō Nambu den Nobelpreis. Da Übergänge zwischen den ersten beiden Generationen auch nach der Entdeckung der dritten Generation am wahrscheinlichsten sind, stellt der Cabibbo-Winkel nach wie vor ein nützliches Werkzeug dar.

Definition und Deutung

Ausgehend von der experimentellen Vorgabe, dass Quarks der zweiten Generation über die schwache Wechselwirkung in Quarks der ersten Generation zerfallen können, postulierte Cabibbo eine Mischungsmatrix

\left(\begin{array}{cc}\cos\theta_\mathrm{c}&\sin\theta_\mathrm{c}\\ -\sin\theta_\mathrm{c}&\cos\theta_\mathrm{c}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}|d\rangle\\ |s\rangle\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}|d'\rangle\\ |s'\rangle\end{array}\right),

wobei |d\rangle und |s\rangle die Masseneigenzustände und gleichzeitig Eigenzustände bezüglich der starken Wechselwirkung des down- und des strange-Quarks und |d'\rangle und |s'\rangle die Eigenzustände bezüglich der schwachen Wechselwirkung sind. \theta_\mathrm{c}\!\, ist dabei der Cabibbo-Winkel. So enthält ein strange-Quark automatisch Anteile an d' und kann somit durch Kopplung an ein W-Boson (Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung) in ein up-Quark zerfallen.

Die Erweiterung der obenstehenden Matrix auf drei Generationen ist die unter anderem nach Cabibbo benannte CKM-Matrix. Erst mit ihr konnten CP-Verletzungen erklärt werden.

Experimenteller Wert

Der experimentelle Wert der Mischung der ersten beiden Quarkgenerationen ist \left|\sin(\theta_\mathrm{c})\right|=|V_{us}|=0{,}2255 \pm 0{,}0019.[2] Den zugehörigen Cabibbo-Winkel von rund 13° gibt man hingegen nur selten an.

Quellen

  1. Unitary Symmetry and Leptonic Decays. In: Physical Review Letters. Band 10, 1963, S. 531–533
  2. 11. The CKM Quark-Mixing Matrix. In: C. Amsler et al. (Particle Data Group): Physics Letters B. Band 667, 2008, S. 1ff.

Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Cabibbo — Nicola Cabibbo Nicola Cabibbo und Makoto Kobayashi Nicola Cabibbo (* 10. April 1935 in Rom) ist ein italienischer Physiker …   Deutsch Wikipedia

  • Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-Matrix — Die Cabibbo Kobayashi Maskawa Matrix (CKM Matrix ) ist eine unitäre 3×3 Matrix, die im Rahmen des Standardmodells der Teilchenphysik repräsentiert, in welchen statistischen Anteilen sich Quarks dreier Flavour Generationen (jeweils Typ Quarks mit… …   Deutsch Wikipedia

  • Nicola Cabibbo — und Makoto Kobayashi …   Deutsch Wikipedia

  • Cabibbowinkel — Der Cabibbo Winkel ist der 1963[1] von Nicola Cabibbo postulierte Mischungswinkel der ersten beiden Quarkgenerationen bezüglich der schwachen Wechselwirkung und beschreibt somit den Zusammenhang zwischen schwachen und starken Eigenzuständen bei… …   Deutsch Wikipedia

  • Anti-Beauty-Quark — Ein Proton, bestehend aus zwei up Quarks und einem down Quark Quarks (kwɔrk, kwɑːk oder kwɑːrk) sind die elementaren Bestandteile (Elementarteilchen), aus denen man sich …   Deutsch Wikipedia

  • Anti-Bottom-Quark — Ein Proton, bestehend aus zwei up Quarks und einem down Quark Quarks (kwɔrk, kwɑːk oder kwɑːrk) sind die elementaren Bestandteile (Elementarteilchen), aus denen man sich …   Deutsch Wikipedia

  • Anti-Charm-Quark — Ein Proton, bestehend aus zwei up Quarks und einem down Quark Quarks (kwɔrk, kwɑːk oder kwɑːrk) sind die elementaren Bestandteile (Elementarteilchen), aus denen man sich …   Deutsch Wikipedia

  • Anti-Down-Quark — Ein Proton, bestehend aus zwei up Quarks und einem down Quark Quarks (kwɔrk, kwɑːk oder kwɑːrk) sind die elementaren Bestandteile (Elementarteilchen), aus denen man sich …   Deutsch Wikipedia

  • Anti-Quark — Ein Proton, bestehend aus zwei up Quarks und einem down Quark Quarks (kwɔrk, kwɑːk oder kwɑːrk) sind die elementaren Bestandteile (Elementarteilchen), aus denen man sich …   Deutsch Wikipedia

  • Anti-Strange-Quark — Ein Proton, bestehend aus zwei up Quarks und einem down Quark Quarks (kwɔrk, kwɑːk oder kwɑːrk) sind die elementaren Bestandteile (Elementarteilchen), aus denen man sich …   Deutsch Wikipedia


Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.