Neutrinophysik:
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Stuttgart
Teubner
1997
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Die wichtigsten experimentellen Entdeckungen 9
1.1 „Erfindung des Neutrinos (1930)................ 9
1.2 Entdeckung des Neutrinos (1956)................ 11
1.3 Erage nach der Identität von Neutrino und Antineutrino; Lep-
tonzahl. ,............................. 12
1.4 Nichterhaltung der Parität; Zwei-Komponenten-Theorie des
Neutrinos............................. 16
1.4.1 r-0-Rätsel, Vermutung der Nichterhaltung der Parität
in der schwachen Wechselwirkung (1956)........ 16
1.4.2 Nachprüfung der (Nicht-)Erhaltung der Parität .... 17
1.4.3 Entdeckung der Nichterhaltung der Parität (1957) ... 19
1.4.4 Nichterhaltung der Parität beim
(1957)........................... 21
1.4.5 Direkte Messung der Neutrino-Helizität (1958)..... 23
1.4.6 Helizitäten in der schwachen Wechselwirkung ..... 25
1.4.7 Zwei-Komponenten-Theorie des Neutrinos....... 27
1.5 Verschiedenheit von Elektron- und Myon-Neutrino (1962) ... 32
1.6 Entdeckung der „neutralen schwachen Ströme (1973)..... 36
1.7 Dritte Lepton-Familie....................... 38
1.7.1 Entdeckung des schweren Leptons r (1975)....... 38
1.7.2 Suche nach dem Tauon-Neutrino vT........... 39
1.8 Entdeckung der schwachen Vektor-Bosonen W± und Z° (1983) 43
1.9 Messung der Anzahl der leichten Neutrinoarten (1990) .... 47
2 Überblick über die elektroschwache Wechselwirkung 54
2.1 Teilchen und Wechselwirkungen................. 54
2.1.1 Fermionen......................... 55
2.1.2 Vektorbosonen ...................... 56
2.2 Felder, Ströme, Wechselwirkungen................ 57
2.3 Die schwache Wechselwirkung.................. 61
6 Inhaltsverzeichnis
2.3.1 Geladene schwache Leptonströme............ 61
2.3.2 Neutrale schwache Leptonströme ............ 62
2.3.3 Geladene schwache Quarkströme ............ 63
2.3.4 Neutrale schwache Quarkströme............. 67
2.3.5 Zusammenfassung..................... 68
2.4 Systematik der schwachen Reaktionen und Zerfälle ...... 69
2.4.1 CG-Prozesse........................ ^
2.4.2 NC-Prozesse........................ 73
2.5 Zusammenfassung der Glashow-Weinberg-Salam-Theorie ... 75
3 Experimente mit Neutrinos 84
3.1 Neutrino-Quellen......................... 84
3.2 Neutrino-Strahlen an Beschleunigern.............. 85
3.2.1 Prinzip und Kinematik.................. 85
3.2.2 Schmalband- und Breitband-Strahl........... 90
3.3 Neutrino-Detektoren an Beschleunigern............. 99
4 Neutrino-Elektron-Streuung
4.1 Theoretische Grundlagen..................... ^
4.2 Experimente und Ergebnisse...................120
4.2.1 ¿^-Streuung.......................122
4.2.2 ^-Streuung .......................128
5 Neutrino-Nukleon-Streuung 130
5.1 CC-Reaktionen..........................
5.1.1 Kinematik bei stationärem Target............131
5.1.2 Totale Wirkungsquerschnitte...............133
5.1.3 Strukturfunktionen der Nukleonen; Skaleninvarianz . . 136
5.1.4 Quark-Parton-Modell; Parton-Verteilungsfunktionen . . 139
5.1.5 Anwendungen und Ergebnisse..............*5
5.1.6 QCD-Effekte .......................158
5.1.7 Hadronischer Endzustand ................165
5.2 NC-Reaktionen..........................176
5.3 Tief-inelastische
5.3.1 Kinematik bei HERA...................
Inhaltsverzeichnis 7
5.3.2 Die Reaktion
5.3.3 Die Reaktion
5.4 Quasielastische Neutrino-Nukleon-Streuung...........195
6 Eigenschaften der Neutrinos 204
6.1 Theoretische Grundlagen.....................206
6.1.1 Dirac-Neutrino und Majorana-Neutrino.........206
6.1.2 Dirac-Masse und Majorana-Masse............211
6.2 Direkte Bestimmung der Neutrinomassen............219
6.2.1 Masse des Elektronneutrinos...............219
6.2.2 Masse des Myonneutrinos ................239
6.2.3 Masse des Tauonneutrinos................241
6.3 Neutrino-Oszillationen im Vakuum...............243
6.3.1 Phänomenologische Grundlagen.............245
6.3.2 Experimente an Reaktoren................254
6.3.3 Experimente an Beschleunigern.............260
6.4 Neutrino-Mischung in schwachen Zerfallen...........267
6.5 Neutrino-Zerfälle.........................272
6.6 Neutrino-Oszillationen in Materie................278
6.6.1 Vom Vakuum zur Materie................279
6.6.2 MSW-Effekt........................284
6.7 Elektromagnetische Eigenschaften der Neutrinos........293
6.7.1 Magnetisches Dipolmoment...............293
6.7.2 Elektrische Ladung, elektrisches Dipolmoment.....297
6.7.3 Übergangsdipolmomente.................300
6.8 Doppel-Beta-Zerfall........................300
6.8.1 Grundlagen........................301
6.8.2 Experimente und Ergebnisse...............309
7 Neutrinos in der Astrophysik und Kosmologie 322
7.1 Atmosphärische Neutrinos....................322
7.2 Solare Neutrinos .........................329
7.2.1 Erzeugung der Sonnenneutrinos.............330
7.2.2 Nachweis der Sonnenneutrinos..............337
7.2.3 Experimente und Ergebnisse...............343
8 Inhaltsverzeichnis
7.2.4 Problem der solaren Neutrinos..............351
7.3 Neutrinos aus Supernovae....................362
7.3.1 Supernovaphysik .....................363
7.3.2 Supernova SN1987A...................371
7.4
7.4.1
7.4.2 Neutrinos aus dem Urknall................384
7.4.3
7.4.4 Dunkle Materie; Neutrinoeigenschaften.........398
7.5 Hochenergetische kosmische Neutrinos .............407
7.6 Neue und zukünftige Detektoren in der Neutrino-Astrophysik . 413
7.6.1 Unterirdische Detektoren.................415
7.6.2 Unterwasser-Detektoren.................422
Anhang 430
A.l Instabile Teilchen.........................430
A.2 Helizität..............................431
A.3 Kinematik.............................432
A.4 Diagonalisierung .........................437
A.5 Supersymmetrische Teilchen...................438
Literaturverzeichnis 441
Sachverzeichnis 468
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