Wie viele Farben hat ein Quark?
Das Austauschteilchen der elektromagnetischen Kraft ist das Photon. Dieses koppelt an Teilchen, die elektomagnetisch geladen sind. Die Ladung kann entweder negativ oder positiv sein. Genauso koppelt das Austauschteilchen der starken Wechselwirkung, das Gluon, an Teilchen, die eine sogenannte Farbladung tragen.
Die Anzahl der möglichen Farbladungen (oder auch Farben) möchten wir heute experimentell mit Hilfe der Daten des Belle II-Experimentes bestimmen.
Was ist der R-Wert?
Um die Anzahl der Farben zu bestimmen, sollten wir uns dem Problem erst einmal von der theoretischen Seite nähern. Dafür lohnt es sich, einen Blick auf den sogenannten R-Wert zu werfen, und diesen zu verstehen.
Der sogenannte R-Wert hängt unmittelbar mit der Anzahl der existierenden Quark-Farben - also der Anzahl von verschiedenen Ladungen der Starken Kernkraft zusammen.
Wie genau der Zusammenhang herstellbar ist und was der R-Wert ist, erfährst Du in dem hier verlinkten Arbeitsblatt.
Messung mit Daten des Belle II Experiments
Anschließend sind wir gerüstet, um uns der experimentellen Messung zu nähern und die Anzahl der Farbladungen zu bestimmen.
Um den R-Wert - und daraus folgend die Anzahl von Quarkfarben - zu bestimmen, möchten wir die Ereignisse, welche im Belle II Detektor entstanden sind, verschiedenen Prozessen zuordnen. Schaue Dir hierfür zunächst die Beispielereignisse an, bevor Du Dein neu erworbenes Wissen in der Übungsaufgabe testest. Wenn das gut klappt, solltest Du bereit für die Hauptaufgabe sein, in welcher Du wirklich den R-Wert messen wirst.
Beispielereignisse
Wie sehen verschiedene Teilchen-Antiteilchenpaare im Detektor aus?
Übungsereignisse
Jetzt kannst Du Dir Bilder von Teilchenkollisionen im SuperKEKb anschauen und versuchen selber herauszufinden, welches Teilchen-Antiteilchen Paar bei der Vernichtung von je einem Elektron und Positron entstanden ist.
Hauptaufgabe
Jetzt kannst Du die Anzahl der Farben, welche ein Quark tragen kann, experimentell ermitteln!