Fermi-Wechselwirkung

In der Teilchenphysik ist die Fermi-Wechselwirkung eine alte Erklärung der schwachen Wechselwirkung. Die Fermikonstante ist eine Kopplungskonstante, welche die Stärke der Wechselwirkung beschreibt. Enrico Fermi schlug diese Theorie vor, in welcher vier Fermionen direkt miteinander wechselwirken. Diese Wechselwirkung ist z.B. direkt in der Lage ein Neutron (zwei Down-Quarks und ein Up-Quark) in ein Elektron, Antineutrino und ein Proton (zwei Up-Quarks und ein Down-Quark) zu zerlegen.

Feynman-Diagramme niedrigster Ordnung (Tree-Level) beschreiben die Wechselwirkung bemerkenswert gut. Schleifendiagramme lassen sich nicht verlässlich berechnen, weil die Fermi-Wechselwirkung nicht renormierbar ist. Als Lösung wird die Vier-Fermionen-Wechselwirkung durch eine vollständigere Theorie ersetzt - durch den Austausch von einem W- und einem Z-Boson wie in der elektroschwachen Wechselwirkung beschrieben. Die elektroschwache Theorie ist renormierbar.

Bevor die elektroschwache Theorie und das Standardmodell aufgestellt wurden, waren George Sudarshan und Robert Marshak sowie unabhängig davon Richard Feynman und Murray Gell-Mann in der Lage, die korrekte Tensor-Struktur der Vier-Fermionen-Wechselwirkung zu bestimmen: Vektor minus Pseudovektor, V - A.

Fermikonstante

Die Stärke der Fermi-Wechselwirkung wird durch die Fermi-Kopplungskonstante G_F festgelegt. In moderner Schreibweise ^[1]:

$\frac{G_\text{F}}{(\hbar c)^3}=\frac{\sqrt{2}}{8}\frac{g^{2}}{m_\text{W}^{2}}=1.16637(1)\times10^{-5}\textrm{GeV}^{-2} \ .$

Dabei ist g die Kopplungskonstante der schwachen Wechselwirkung und m_W die Masse des W-Bosons.

Einzelnachweise

1. ↑ K. Nakamura et al. (Particle Data Group): Review of Particle Physics. (pdf) In: Journal of Physics G. 37, 2010, S. 075021.