Darstellung der schwachen Ww theo-6

Darstellung der schwachen Wechselwirkung
An der schwachen Wechselwirkung nehmen alle Bausteine teil, weil sie alle eine schwache Ladung tragen. Es gibt drei Austauschteilchen das Z⁰, das W⁺ und das W^-. Man unterscheidet elektrisch geladene (über W⁺, W^-) und elektrisch neutrale schwache Wechselwirkungen (über Z⁰). Alle drei Austauschteilchen sind sehr schwer, ca 90 bis 100 mal so schwer wie ein Proton. Dies ist der Grund warum diese schwache Kraft nur eine extrem kurze Reichweite hat (weit weniger als ein Proton Durchmesser) und wir im täglichen Leben nichts von ihr spüren.
Bei der neutralen schwachen Wechselwirkung sendet ein Quark, ein Elektron, oder ein Neutrino ein Z⁰-Boson aus. Dies ist sehr ähnlich zur elektromagnetischen Kraft, mit dem Unterschied dass auch die elektrisch neutralen Neutrinos die schwache Kraft spüren.
Die zugehörigen fundamentalen Vertices der geladenen schwachen Wechselwirkung sind rechts abgebildet. Beim Aussenden eines elektrisch geladenen W Teilchens muss sich wegen der Ladungserhaltung auch die elektrische Ladung des aussendenden Teilchens ändern. Ein Elektron wandelt sich bei der Aussendung eines W^- in sein zugehöriges Neutrino um, ein down Quark in ein up Quark.

Im nebenstehenden Feynman-Graph ist der Zerfall des Neutrons dargestellt. Er beinhaltet zwei geladene Vertices: Die oben schon besprochene Abstrahlung eines W^- von einem d-Quark, und den anschliessenden Zerfall des W^- über Paarerzeugung: n à p + e^-+
Die schwache Wechselwirkung ist also nicht nur eine (sehr kurzreichweitige) Kraft, sondern ist auch für radioaktive Zerfälle von Neutronen in Atomkernen verantwortlich. Der umgekehrte Prozess p à n+ e⁺ + ist für uns sogar unbedingt lebenswichtig: Zur Bildung von Heliumkernen (2p+2n), müssen sich jeweils 2 von 4 der in der Sonne vorhandenen Protonen (=Wasserstoffkerne) in Neutronen umwandeln. Aus der Verbrennung von Wasserstoff zu Helium bezieht die Sonne nämlich ihre (und unsere) Energie. Ohne die schwache Wechselwirkung könnte die Sonne nicht brennen, und wir nicht existieren.
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