Feynmandiagramme |
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Als Møller-Streuung bezeichnet man die Streuung zweier Elektronen aneinander. Mit Ausnahme von sehr hochenergetischen Kollisionen, wie sie z. B. in modernen Teilchenbeschleunigern künstlich erzeugt werden, kann die Wechselwirkung zwischen den Elektronen als rein elektromagnetisch angenommen werden. Unter dieser – auch der Originalpublikation von Christian Møller zugrundeliegenden – Annahme kann die Streuung mit der Quantenelektrodynamik (QED) beschrieben werden. Bei höheren Energien treten messbare Korrekturen durch andere Wechselwirkungen, dem Austausch von Z-Bosonen im Standardmodell der Elementarteilchenphysik (SM) oder anderen Austauschteilchen in exotischen Physikmodellen („Physik jenseits des Standardmodells“) auf.
Die einzige in der Quantenelektrodynamik vorhandene Wechselwirkung ist die elektromagnetische Wechselwirkung. In der Sprechweise der quantenfeldtheoretischen Störungstheorie geschieht der Impulsaustausch zwischen den beteiligten Elektronen über den Austausch virtueller Photonen.
Die einfallenden Elektronen tragen vor dem Stoß die Impulse
Im Schwerpunktsystem ergibt sich im relativistischen Grenzfall, also wenn die Energien der Elektronen deutlich größer als die Ruheenergie des Elektrons (511 keV) sind, der differentielle Wirkungsquerschnitt[1] [2]
wobei E die Energie eines Elektrons,
Selbst in erster Näherung muss der Impulsaustausch der Elektronen nicht zwangsläufig über ein intermediäres Photon geschehen. Beispielsweise erlaubt das Standardmodell der Teilchenphysik auch einen Impulsaustausch über ein intermediäres Z-Boson. Die entsprechenden Feynman-Diagramme gleichen den Diagrammen aus der Elektrodynamik, wobei die innere Linie nun ein Z-Boson ist. Die zugehörigen Terme unterscheiden sich jedoch in zwei wichtigen Punkten:
Neben dem Beitrag durch den Austausch von Z-Bosonen sind auch weitere direkte Beiträge durch bisher unbekannte Elementarteilchen denkbar. Da solche Beiträge bisher nicht gemessen wurden, müssen diese Teilchen entweder eine geringe Wechselwirkung mit den Elektronen haben, wie z. B. ein mögliches Graviton, oder eine hohe Masse besitzen, so dass ihre Beiträge für Schwerpunktsenergien unterhalb dieser Masse stark unterdrückt sind.