Z-Breite und Anzahl Neutrinos

Beispiel: Z Zerfallsbreite: Die Zerfallsbreite von Z Bosonen folgt bis auf Phasenraumfaktoren direkt aus der Kopplungskonstante:

wobei

die Kopplung an das linkshändige Dublett rsp. das rechtshändige Singulett beschreiben. Somit ergibt sich für die relativen Zerfallsraten und Breiten:

Kanal Q Zerfallsrate % Breite MeV

1/2 0 0.5 0 0.25 6.2 165

-1/2 -1 0.27 0.23 0.13 3.2 83

1/2 2/3 0.347 0.153 0.14 11.3 122.8

-1/2 -1/3 0.423 0.077 0.18 13.3 95.7

Den Zerfall in die Neutrinos kann man nicht direkt nachweisen, da man die Neutrinos nicht messen kann, aber man kennt aus anderen Experimenten die totale Breite und kann somit die Anzahl Neutrino Familien bestimmen.

Zerfallsrate % Breite MeV

Kanal erwartet gemessen erwartet gemessen

unsichtbar 18.5 20.02 501.65 498.8

9.59 10.10 252.0 251.9

hadronisch 72.0 69.89 1742.2 1743.8

(total unkorr. 2711) korrigiert

• durch Korrekturen (Quark und Leptonmassen) werden die erwarteten Werte noch ein wenig korrigiert
• Zerfall in (unbeobachtbare) Neutrinos doppelt so häufig wie in geladene Leptonen
• für Quarks muss berücksichtigt werden, dass sie in 3 Farben vorkommen
• Aus der Zahl der unsichtbaren Zerfälle kann insbesondere die Zahl der verschiedenen Neutrinos abgeschätzt werden (mit Masse ): 3.07.
• würde es noch eine vierte Sorte leichter Neutrinos geben, wäre die Breite 165 MeV grösser.