GIM-Mechanismus
Der GIM-Mechanismus (nach Sheldon Lee Glashow, John Iliopolus, Luciano Maiani: 1970) der Teilchenphysik erklärt, warum durch die schwache Wechselwirkung Quarks gleicher Ladung nicht ineinander umgewandelt werden können (Abwesenheit von flavour-verändernden neutralen Strömen). Historisch gesehen war er der Grund, der zur Vorhersage des Charm-Quarks führte.
Man wusste damals, dass der Zerfallskanal $ K^{0}\to \mu ^{+}\mu ^{-} $ ein sehr kleines Verzweigungsverhältnis hat, nämlich $ \Gamma (K^{0}\to \mu ^{+}\mu ^{-})/\Gamma _{tot}(K^{0})<1,5\cdot 10^{-6} $ [1]. Dieses ist weit kleiner als damals erwartet wurde. Um zu erklären, warum der Zerfall so stark unterdrückt ist, führten Glashow, Iliopoulos und Maiani 1970 hypothetisch das Charm-Quark ein.
Dies hat zwei wichtige Effekte zur Folge: Zum einen wird durch die Kopplung des zum Wechselwirkungszustand $ d^{\prime } $ orthogonalen Zustandes $ s^{\prime } $ an das Charm-Quark eine Flavourveränderung in niedrigster Ordnung (tree-level) verhindert. Zum anderen induziert das Charm-Quark einen weiteren Zerfallskanal in höheren Ordnungen, der ununterscheidbar zum ersten ist, und somit mit diesem destruktiv interferiert. Diese Unterdrückung der flavour-verändernden neutralen Ströme wird als GIM-Mechanismus bezeichnet. Hiermit war eine Erklärung für das kleine Verzweigungsverhältnis gegeben.
Der erstmalige experimentelle Nachweis des Charm-Quarks (siehe J/ψ-Meson) gelang schließlich 1974 (SLAC-SP-017 Collaboration (J.E. Augustin et al. 1974) & E598 Collaboration (J.J. Aubert et al. 1974)). Mit dieser Vorhersage und der tatsächlichen Entdeckung des Charm-Quarks hat der GIM-Mechanismus zur Akzeptanz des Standardmodells der Elementarteilchenphysik beigetragen.
Literatur
- S. L. Glashow, J. Iliopoulos und L. Maiani: Weak Interactions with Lepton-Hadron Symmetry. In: Phys. Rev. D. Band 2, 1970, S. 1285–1292, doi:10.1103/PhysRevD.2.1285.
- J. J. Aubert et al. (E598 Collaboration): Experimental Observation Of A Heavy Particle J. In: Phys. Rev. Lett. Band 33, Nr. 23, 2. Dezember 1974, S. 1404–1406, doi:10.1103/PhysRevLett.33.1404.
- J. E. Augustin et al. (SLAC-SP-017 Collaboration): Discovery of a Narrow Resonance in e+e- Annihilation. In: Phys. Rev. Lett. Band 33, Nr. 23, 2. Dezember 1974, S. 1406–1408, doi:10.1103/PhysRevLett.33.1406.
- Jean Iliopoulos: Glashow-Iliopoulos-Maiani mechanism. In: Scholarpedia. Band 5, Nr. 5, 2010, S. 7125, doi:10.4249/scholarpedia.7125.
Einzelnachweise
- ↑ A. Barbaro-Galtieri et al. (Particle Data Group): Review of Particle Properties. In: Rev. Mod. Phys. Band 42, 1970, S. 87–200, doi:10.1103/RevModPhys.42.87 (cern.ch [PDF]).
