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Kern- und Teilchenphysik

Experimente auf dem Gebiet der Kern- und Teilchenphysik messen hauptsächlich die Korrelation von Energie und Winkeln der Reaktionsprodukte. Letztere beinhalten das Proton, das Elektron und das Anti-Elektron-Neutrino des freien Neutronenzerfalls oder Fragmente von einer induzierten Kernspaltung durch Einfang eines Neutrons.
Unterschiedliche Theorieansätze können durch die genaue Kenntnis des Energie-Spektrums und der Winkelverteilung der Reaktionspartner geprüft werden.

Untersuchung der Struktur des Neutrons

Das Neutron besteht aus drei Quarks und zerfällt überwiegend in ein Proton, Elektron und ein Anti-Elektron-Neutrino. Dieser Zerfall bietet Zugang zu einem Matrixelement in der Quark-Mischungs-Matrix (Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-Matrix) des Standardmodells sowie zu den elementaren Kopplungskonstanten der elektroschwachen Wechselwirkung. Diese Matrix kann verwendet werden, um die CP-Invarianz zu testen. Die Verletzung der CP-Invarianz ist ein wichtiger Grundsatz des Baryogenese in der “Big Bang”-(Urknall)-Theorie. Diese “Schlüssel-Parameter” des Neutrons innerhalb des Standardmodells sind die Grundlage für die moderne Astrophysik.

Neutronen-induzierte Kernreaktionen

Das Neutron kann wegen seiner fehlenden elektrischen Ladung leicht zum Kern vordringen und Kernreaktionen induzieren. Eine bekannte Reaktion ist die induzierte Spaltung von Uran. Theoretische Modelle von Energieniveaus in Kernen können getestet werden, wenn alle Produkte dieser Reaktion zur gleichen Zeit gemessen werden können. Der Spin des Neutrons bietet den Wissenschaftlern der theoretischen Physik einen zusätzlichen Parameter, um ihre Theorien zu testen.

Standard Modell

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