Paritätsverletzung !


Atomkerne und Elementarteilchen gehören zwar auch zur Quantenwelt, aber weil bei ihnen die starken und schwachen Kernkräfte so eine überragende Rolle spielen, verdienen die Teilchen ihr eigenes Forum

Positron

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Beitrag Fr 29. Jan 2016, 20:56

Paritätsverletzung !

Hallo ,

ich habe da mal wieder eine Frage . Wem nützt es etwas wenn man weis das die Parität bei bestimmten Prozessen in der schwachen Wechselwirkung verletzt ist ? Also wozu ist dieses Wissen in der Praxis gut ? Ist das so wichtig ? Das erschließt sich mir nicht ganz .

Danke im voraus für die Antworten !

Gruß Peter !

Anti-Neutron

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Beitrag Sa 30. Jan 2016, 10:17

Hallo Peter,

überlege selbst einmal, ob dir Beispiele einer Paritätsverletzung in der Natur einfallen. Am ehesten wird man da vielleicht bei Schneckenhäusern suchen, die einen gewissen Drehsinn haben. Sollte es hier Beispiele geben, kann man sich fragen, wie dass zu begründen sind und wird dann eventuell bei der atomaren Struktur des Ausgangsmaterials fündig.

Umso erstaunlicher ist es, dass man Paritätsverletzungen in der Physik bei Kernzerfällen gefunden hat. Geht man von einem naiven Teilchenbild der Elementarteilchen aus, so wird überhaupt nicht klar, warum beispielsweise Neutrinos einen Drehsinn haben.

Paritätsverletzungen haben in der Natur also einen gewissen Seltenheitswert und sind deswegen auch interessant.
Freundliche Grüße, B.

Positron

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Beitrag Sa 30. Jan 2016, 10:27

Re: Paritätsverletzung !

Hallo Bernhard ,

na so habe ich das überhaupt noch nicht gesehen , das mit den Schneckengehäusen ! Darauf wäre ich nie gekommen . Aber dieser Ansatz , diese Idee ist echt gut ! Jetzt verstehe ich es ! Also das die Paritätsverletzung bei Kernen in der Natur sehr selten ist . Danke Dir Bernhard ! Schönes Wochenende Dir noch !

Gruß Peter !

Anti-Neutron

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Beitrag Sa 30. Jan 2016, 14:43

Hallo Peter,

Kobrapeter hat geschrieben:Also das die Paritätsverletzung bei Kernen in der Natur sehr selten ist .

man kann da noch etwas weiter ausholen: Die intensive, exakte Naturbeobachtung begann wohl mit I. Newton, mit seiner bekannten Theorie der Mechanik und Gravitation. Diese wurde durch A. Einstein weiterentwickelt und perfektioniert. Bis zum Anfang des 20ten Jahrhunderts haben diese beiden Theorien zusammen mit dem Elektromagnetismus die Physik ausgemacht und in all diesen großartigen und umfangreichen Theorien gab es so etwas wie die Paritätsverletzung nicht. Insofern war es eben auch eine große Überraschung als C.S. Wu in ihrem berühmten Experiment eben diese Verletzung 1956 experimentell beobachten konnte.

Konkrete Anwendung gibt es dazu bisher zwar nicht, aber es war doch so etwas wie ein kleiner Paradigmen-Wechsel in der Physik, der dazu zwang die Natur wieder etwas anders zu sehen.

Heute weiß man, dass dieser Effekt nur bei kernphysikalischen Prozessen vorkommt, bei denen die schwache Wechselwirkung beteiligt ist.

Das Erstaunliche an diesen Prozessen ist die Wechselwirkung der Quantenobjekte (Neutrinos, Elektronen, Quarks, usw.) mit der Struktur des dreidimensionalen Raumes. Die von Einstein geforderte allgemeine Kovarianz physikalischer Naturgesetze wird von der Paritätsverletzung teilweise durchbrochen, weil die Parität relativ stark mit der Eigenschaft des beschreibenden Koordinatensystems verbunden ist.

Zuletzt noch der Hinweis, dass die Paritätsverletzung nicht mit der Parität von Kernen gleichgesetzt werden darf. Letzteres ist eine Eigenschaft der kernphysikalischen Wellenfunktion. Ersteres kann direkt gemessen werden.

Schönes Wochenende Dir noch !

Danke.
Freundliche Grüße, B.

Positron

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Beitrag Sa 30. Jan 2016, 15:39

Re: Paritätsverletzung !

Hallo Bernhard ,

man das ist ja eine gute und ausführliche Erklärung von Dir ! Da kann ich wieder etwas lernen ! Ja es war ein Paradigmenwechsel ! Die Natur hält immer Überraschungen bereit. Ich weis Du meinst die Versuche mit den Cobalt - Atomen die diese Physikern gemacht hat . Dies hing mit der schwachen Wechselwirkung zusammen . Dort wurde diese Paritätsverletzung nach gewiesen !

Danke für Deine Wünsche !

Gruß Peter !
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langlebiges Kaon

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Beitrag Sa 30. Jan 2016, 19:55

Re:

Bernhard hat geschrieben: Die von Einstein geforderte allgemeine Kovarianz physikalischer Naturgesetze wird von der Paritätsverletzung teilweise durchbrochen, weil die Parität relativ stark mit der Eigenschaft des beschreibenden Koordinatensystems verbunden ist.

Inwiefern sollte das so sein?
Er muss sozusagen die Leiter wegwerfen, nachdem er auf ihr hinaufgestiegen ist.
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Anti-Neutron

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Beitrag Sa 30. Jan 2016, 22:27

TomS hat geschrieben:Inwiefern sollte das so sein?

Ich gebe dazu ein einfaches Beispiel: Nimm eine dreidimensionale, kovariante Gleichung und baue zusätzlich ein Kreuzprodukt ein. Bei einer Spiegelung des Koordinatensystems bekommt die Gleichung ein zusätzliches Minus vor dem Kreuzprodukt und verändert damit seine Form.
Freundliche Grüße, B.
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langlebiges Kaon

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Beitrag So 31. Jan 2016, 08:59

Re: Paritätsverletzung !

OK, du beziehst dich auf die nicht mit der Eins zusammenhängenden Lorentz-Transformationen
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Anti-Neutron

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Beitrag So 31. Jan 2016, 11:16

TomS hat geschrieben:OK, du beziehst dich auf die nicht mit der Eins zusammenhängenden Lorentz-Transformationen

Yep.

Man kann hier noch hinzufügen, dass man die Paritätsverletzung formal auch allgemein kovariant mit Hilfe von Pseudotensoren ausdrücken kann, allerdings ist dieser Formalismus in der Elementarteilchenphysik nicht sonderlich verbreitet.
Freundliche Grüße, B.
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langlebiges Kaon

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Beitrag So 31. Jan 2016, 12:29

Re: Paritätsverletzung !

Stimmt, und das hat einen Grund.

Die Paritätsverletzung wird mittels eines chiralen Projektors in der Algebra der gamma-Matrizen (Clifford-Algebra) formuliert. Daraus resultieren chirale Ströme, die m.E. pseudo-Vektoren entsprechen.
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Anti-Neutron

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Beitrag So 31. Jan 2016, 13:48

TomS hat geschrieben:Daraus resultieren chirale Ströme, die m.E. pseudo-Vektoren entsprechen.

OK. Ich habe es selber noch nicht nachgerechnet und habe es deswegen wohl falsch interpretiert. Bei der bilinearen Kovariante mit $\gamma_5$ bekommt man scheinbar die Determinante der Transformationsmatrix. Die Schreibweise ist da wegen der Betragsstriche etwas verwirrend. Sollte sich daraus das benötigte Minus-Zeichen ergeben, sind die Gleichungen wieder allgemein kovariant. Danke für den Hinweis.

@Peter: Der von mir oben verwendete Begriff "Paradigmen-Wechsel" ist damit wohl zu hoch gegriffen oder schlicht unangemessen. Trotzdem fragt man sich natürlich, wie es sein kann, dass eine Wechselwirkung nicht paritätsinvariant ist.
Freundliche Grüße, B.

Pi-Meson

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Beitrag So 31. Jan 2016, 17:49

Re: Paritätsverletzung !

TomS hat geschrieben:Stimmt, und das hat einen Grund.

Die Paritätsverletzung wird mittels eines chiralen Projektors in der Algebra der gamma-Matrizen (Clifford-Algebra) formuliert. Daraus resultieren chirale Ströme, die m.E. pseudo-Vektoren entsprechen.


Wenn ich mich recht entsinne, hat man bei den schwachen Wechselwirkungen die geladenen Ströme mit V - A Charakter (Vektor - Axialvektor);

Bild

diese Kombination verletzt die Parität sogar maximal.

Ich finde die Paritätsverletzung auch völlig überraschend und anti-intuitiv. Im Alltag sind alle Prozesse -durch einen Spiegel betrachtet - genauso möglich.
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langlebiges Kaon

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Beitrag So 31. Jan 2016, 18:04

Re: Paritätsverletzung !

Stimmt, es handelt sich um V-A.

Anti-intuitiv finde ich das nicht, aber ich hatte auch Zeit, mich daran zu gewöhnen :-)

Das interessante ist, dass chirale Eichtheorien lokale Anomalien entwickeln, d.h. (zunächst) inkonsistent wären; allerdings gelten für das SM sogenannte "anomaly matching conditions", d.h. alle Kopplungskonstanten über alle Fermionen erfüllen bestimmte algebraische Bedingungen, so dass diese Anomalien sich gegenseitig wegheben
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Pi-Meson

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Beitrag So 31. Jan 2016, 18:28

Re: Paritätsverletzung !

TomS hat geschrieben:Das interessante ist, dass chirale Eichtheorien lokale Anomalien entwickeln, d.h. (zunächst) inkonsistent wären; allerdings gelten für das SM sogenannte "anomaly matching conditions", d.h. alle Kopplungskonstanten über alle Fermionen erfüllen bestimmte algebraische Bedingungen, so dass diese Anomalien sich gegenseitig wegheben


Ja, zum "Glück": ansonsten wäre wohl die Dreiecksanomalie der Killer für die elektroschwache Theorie gewesen.

Anti-Neutron

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Beitrag So 31. Jan 2016, 22:51

Bernhard hat geschrieben:Ich habe es selber noch nicht nachgerechnet und habe es deswegen wohl falsch interpretiert.

Die zugehörige Rechnung kann man bei W. Greiner (Band 5, "Relativistische Quantenmechanik") nachlesen. Ich bitte meinen Irrtum zu entschuldigen.
Freundliche Grüße, B.
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