Teilchenphysik

Zusammenfassung

Die Quantenelektrodynamik (QED) beschäftigt sich mit der Kopplung von Photonen (γ) an Elektronen (e) und alle geladenen Leptonen (ℓ). Die relativistische Dirac-Gleichung beschreibt die Bewegung der Elektronen. Sie hat Antiteilchen vorausgesagt. Die Entdeckung des Positrons (e ⁺), mit der Masse und dem Spin des Elektrons (e ⁻), aber der entgegengesetzten elektrischen Ladung, hat die Dirac-Theorie bestätigt. Die Wellenfunktionen von e ⁻ und e ⁺ sind Vierer-Spinoren. Die magnetischen Momente haben g = 2. Die Feynman-Graphen erlauben eine anschauliche Darstellung von Prozessen der QED. Bei der Wechselwirkung treten „virtuelle“ Teilchen auf. Sie können aufgrund der Unbestimmtheitsrelationen für kurze Zeit oder in kleinen Abständen existieren. Prozesse, die durch die QED beschrieben werden, sind: Coulomb-Streuung (eZ → e′Z), Bhabha-Streuung (e ⁺ e ⁻ → e ^+′ e ^−′), Bremsstrahlung (eZ → e′γZ), Compton-Streuung (γe ⁻ → γ′e ^−′), Paarbildung (γZ → Ze ⁺ e ⁻) und μ-Paarerzeugung durch e ⁺ e ⁻-Vernichtung (e ⁺ e ⁻ → μ ⁺ μ ⁻) Positronium ist ein „Atom“ aus einem e ⁺ und einem e ⁻. Die Feynman-Graphen niedrigster Ordnung können mit Graphen höherer Ord­nung, in denen virtuelle Teilchen auftreten, interferieren. Die QED ist renormierbar.