Interpretation des Querschnittsverhältnisses RRR

Question

Interpretation des Querschnittsverhältnisses RRR

Physik
elektroschwach
Standardmodell
Feynman-Diagramme
Teilchenphysik
Streuquerschnitt

Watw

Unten sind experimentelle Daten für das Verhältnis

R = \frac{σ (e^{+} e^{-} \to H A D R Ö N S)}{σ (e^{+} e^{-} \to μ^{+} μ^{-})}

$R=\frac{\sigma(e^+e^-\rightarrow hadrons)}{\sigma(e^+e^-\rightarrow\mu^+\mu^-)}$ als Funktion der Schwerpunktsenergie

\sqrt{s}

$\sqrt s$ .

Ich interessiere mich für die Spitze bei ungefähr $100GeV$ was der Resonanz des entspricht $Z^0$ Boson. Dazu kommen mir zwei Betrachtungsweisen in den Sinn:

Wir können den elektromagnetischen Prozess um diese Energie herum effektiv ignorieren, und daher sollte jeder Prozess seinen eigenen Breit-Wigner-Peak haben, der auf die Massenenergie des zentriert ist $Z^0$ . Das Verhältnis von diesen ist nur eine Konstante.
Wenn man in Feynman-Regeln denkt und den elektromagnetischen Prozess um diese Region wieder ignoriert, hat jeder Prozess die gleichen Ausbreitungs- und Vertexfaktoren (grob gesagt - Quarkmischung ignorieren), und es gibt einige zusätzliche Faktoren, da unterschiedliche Quarks möglich sind und die Farbe entartet ist, aber immer noch das Verhältnis sollte konstant sein (ein mögliches Problem ist hier die Interferenz zwischen Feynman-Diagrammen, die ich vernachlässigt habe?).

Meine Frage ist also, warum existiert der Peak in den Daten?

Antworten (1)

Interpretation des Querschnittsverhältnisses RRR

Benutzer12262 · Answer 1

[Die in der OP-Frage oben gezeigte Zahl ...] sind experimentelle Daten für das Verhältnis $R =$ [...] in Abhängigkeit von der Schwerpunktsenergie $\sqrt{s}$

Das sogenannte Querschnittsverhältnis

R [\sqrt{S}] = \frac{σ^{(0)} [e^{+} e^{-} \to Hadronen, \sqrt{S}]}{σ^{(0)} [e^{+} e^{-} \to μ^{+} μ^{-}, \sqrt{S}]}

$R[~\sqrt{s}~] = \frac{\sigma^{(0)}[~e^+~e^- \rightarrow \text{hadrons}, \sqrt{s}~]}{\sigma^{(0)}[~e^+~e^- \rightarrow \mu^+~\mu^-, \sqrt{s}~]}$ ??

Überraschenderweise Nein!;
das ist nicht (ganz) das, was dort gezeigt wird; und darin liegt die antwort auf deine frage.

Vielmehr zeigt die Abbildung, wie die Bildunterschrift der PDG-Abbildung 44.6 erklärt (und sicherlich ist die PDG die maßgebliche Quelle), stattdessen das Verhältnis des experimentell bestimmten hadronischen Wirkungsquerschnitts (inkl. geeigneter Korrekturen),

σ^{(0)} [e^{+} e^{-} \to Hadronen, \sqrt{S}]

$\sigma^{(0)}[~e^+~e^- \rightarrow \text{hadrons},\sqrt{s}~]$ und ein "Normierungsnenner"

\frac{4}{3} π a^{2} [S] / S,

$\frac{4}{3}~\pi~\alpha^2[~s~] ~/~ s,$ wo anscheinend

α [s]

$\alpha[~s~]$ drückt nur die elektromagnetische Kopplung aus , dh ohne Berücksichtigung der schwachen Kopplung, die experimentell bei der Schwerpunktsenergie nahe der Nennmasse von dominant ist

Z^{0}

$Z^0$ Boson.

Obwohl die im OP dargelegten Argumente für mich ziemlich überzeugend erscheinen, gehen sie folglich nicht auf das ein, was tatsächlich in der Abbildung dargestellt ist, einschließlich des offensichtlichen " $Z^0$ Spitze". (Ich halte die OP-Frage dennoch für ziemlich scharfsinnig, +1; und ich hoffe sogar, dass sie die PDG dazu veranlassen könnte, die Kennzeichnung ihrer Abbildung 44.6 zu überdenken.)

Interpretation des Querschnittsverhältnisses RRR

Watw

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Benutzer12262

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