Z' - Was ist das?


Wie wir bereits erwähnten gibt es Befunde aus Teilchenbeschleunigerexperimenten und Beobachtungen des Universums, die mit dem Standardmodell der Teilchenphysik unvereinbar sind. Natürlich wollen wir, dass auch die Theorie in der Lage ist, genau das zu erklären, was wir in der Natur beobachten oder messen. Deshalb sind wir motiviert neue Theorien oder Erweiterungen unserer bereits bestehenden Theorien zu entwickeln. Viele dieser neuen Theorien sagen die Existenz neuer, schwerer Teilchen voraus. Von einem dieser Teilchen hast Du sicherlich bereits gehört, das Higgs-Teilchen. Es wird benötigt, um einen Mechanismus zu beschreiben, der allen Teilchen des Standardmodells eine Teilchenmasse verleiht. Dieses Teilchen wurde noch nicht gefunden sondern lediglich theoretisch vorhergesagt.

Ein anderes bisher noch nicht gefundenes Teilchen ist das sogenannte Z'-Boson (aus dem englischen: Z prime boson). Es ist ein schwerer Partner des Z-Bosons und wird ebenfalls von vielen Theorien jenseits des Standardmodells vorhergesagt.

In den meisten dieser Modelle sind sowohl die Produktion als auch der Zerfall des Z'-Bosons denen des Z-Bosons sehr ähnlich. Das bedeutet, dass wir genau die selben Werkzeuge, die Du bereits kennengelernt hast, verwenden können, um nach dem Z'-Boson zu suchen. Wir können wiederum die Feynman-Diagramme einiger Z'-Zerfälle angeben (diese kannst Du mit denen des Z-Boson-Zerfalls vergleichen).





Demnach ist der einzige Unterschied zwischen Z- und Z'-Boson, dass das Z' viel schwerer ist (mindestens 10mal schwerer) als das Z. Damit wird das Z'-Boson aber auch seltener (mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit) in Proton-Proton-Kollisionen erzeugt. Da es so schwer ist, benötigen wir zu seiner Erzeugung viel Energie. Und das ist genau das, was uns am LHC zur Verfügung steht. Siehe da, Du bist nun vorbereitet sowohl das Z- als auch das Z'-Boson zu finden.