Dieser Audiobeitrag wird von der Universität Erlangen-Nürnberg präsentiert.

So, fangen wir an. Guten Morgen. Wir haben gestern angefangen mit den experimentellen Methoden,

nachdem wir vorher ein bisschen über die Theorie geredet haben, der Wechselwirkung. Und da haben wir

gestern angefangen mit dem Wirkungsquerschnitt. Da möchte ich gerne weitermachen. Also, 2.1.

Wirkungsquerschnitt. So, und wir haben ein System, Fix Target Experiment, bei dem wir einen

Teilchenstrahl der Sorte A, Fix Target, auf eine Folie mit Teilchen der Sorte B schießen.

Manche gehen unabgelenkt durch, manche werden eben gestreut. Und dann haben wir hier unseren

Detektor. Und wir können die Anzahl der Wechselwirkungen, ist die Anzahl der Teilchen

N A, weil die Anzahl der Teilchen N B, dann geht die Fläche invers ein und der Wirkungsquerschnitt.

Und wir haben auch besprochen, dass die Wechselwirkungswahrscheinlichkeit proportional

zu dem Wirkungsquerschnitt ist. Also das W ist dementsprechend proportional zu sigma A B.

Deswegen benutzen wir eben den Wirkungsquerschnitt zur Quantifizierung der Reaktionswahrscheinlichkeit.

Weil der Wirkungsquerschnitt ist in dieser Formel die Sache, die unabhängig vom Messaufbau

ist. So, was kann man sich unter dem Wirkungsquerschnitt

vorstellen? Die geometrische Interpretation ist natürlich, dass die Teilchen Streuscheiben

sind mit Radius r A und r B. Also wichtig ist, die Einheit des Wirkungsquerschnitts

ist eine Fläche. Hatten wir in der ersten, in der zweiten Vorlesung besprochen, dass

die typische Einheit für den Wirkungsquerschnitt Bahn ist. Und Bahn ist eben 10 hoch minus

28 Quadratmeter. Also die Einheit von sigma A B ist halt irgendwas wie Bahn und das ist

eben 10 hoch minus 28 Quadratmeter. Und so kommt eben die geometrische Interpretation

zustande, dass die Teilchen einfach sozusagen eine Fläche haben bezüglich einer bestimmten

Wechselwerbung. Man hat im Endeffekt ein Teilchen A und ein Teilchen B und man kann

die sich als Streuscheiben veranschaulichen. Das heißt, dass sigma A B dann so etwas wie

B und hier ist das Teilchen B. Das ist sozusagen die Veranschaulichung, was man sich unter

dem Wirkungsquerschnitt vorstellen kann. Und die Radien der Scheiben

sind eben ein Ausdruck der begrenzten Reichweite der Wechselwirkung. So, jetzt ist es natürlich

so, dass bei der elektromagnetischen Wechselwirkung, hatten wir gestern gesagt, die Reichweite

ist unendlich. Aber trotzdem kann man natürlich Teilchen bezüglich ihrer elektromagnetischen

Wechselwirkung als Streuscheiben annehmen, weil die elektromagnetische Wechselwirkung

natürlich mit 1 durch R Quadrat abfällt und man nimmt dann sozusagen einen effektiven

Radius. Also wenn sozusagen alle Wechselwirkungen eine unendliche Reichweite hätten und ihre

Wirkung nicht mit 1 durch R Quadrat abfallen würde, sondern sagen wir mal, die konstant

bleiben würde mit Abstand, dann wären natürlich, dann wären diese Scheiben natürlich extrem

groß. Gut, jetzt machen wir mal ein Beispiel dazu. Gucken wir uns den Wirkungsquerschnitt

von der Proton-Proton-Streuung an. Ja, also man hat einen Protonenstrahl und schießt

den auf ein, sagen wir mal Wasserstofftarget oder irgendwas, Target mit Protonen drin.

So, jetzt hat man gesagt, die typische Reichweite, also ich will jetzt sozusagen eine Abschätzung

des Wirkungsquerschnittes. Wir haben gesagt, die typische Reichweite der Wechselwirkung

hier. Was ist das für eine Wechselwirkung, die bei der Proton-Proton-Streuung die Hauptrolle

spielt? Elektromagnetisch, gut. Ist die eine, bitte? Die schwache Wechselwirkung auch und

die starke. Okay, genau. Wir hatten besprochen, dass die Wechselwirkungswahrscheinlichkeit

mit der Koppelungsstärke proportional zur Koppelungsstärke ist und in diesem Fall gibt

natürlich die starke Wechselwirkung den größten Beitrag, weil die eben die größte

Koppelungsstärke hat, aber die anderen Wechselwirkungen tragen natürlich auch zu bei. Aber jetzt

gucken wir uns kurz mal die Reichweite der starken Wechselwirkung an und wir hatten

gesagt, dass diese Reichweite, die effektive Reichweite ungefähr dem Protonradius entspricht

und das ist 10 auf minus 15 Meter. Wir hatten besprochen, dass wir, dass eigentlich, weil

das Glur und Masse los ist, die Reichweite unendlich sein müsste, dass aber die Struktur

der starken Wechselwirkung so ist und da kommen wir noch dazu, dass die effektive Reichweite

10 auf minus 15 ist. Also würde man erwarten, dass dieses rA und rB eben irgendwie in der