Pinguin-Diagramm

Beispiel eines Pinguin-Diagramms. Eingezeichnet ist ein einlaufendes bottom-Quark (b) und auslaufendes Strange-Quark (s), in der Schleife ein Top-Quark (t), W ist ein W-Boson und die Wechselwirkung unten ist ein Gluonenaustausch mit einem weiteren Quark

Als Pinguin-Diagramm wird eine spezielle Klasse von Feynman-Diagrammen bezeichnet, die mit etwas gutem Willen die Form eines Pinguins haben (siehe Grafik). Solche Diagramme werden in der Teilchenphysik benutzt, um die verschiedensten Umwandlungsprozesse von Elementarteilchen zu beschreiben. Mit Pinguin-Diagrammen wird speziell der B-Mesonen-Zerfall beschrieben, der dementsprechend auch Pinguin-Zerfall genannt wird.

Beschreibung

Ein Pinguin-Zerfall ist eine spezielle Art des Zerfalls, bei denen jedoch als virtuelle Teilchen alle „downartigen“ Quarks vorkommen können. Wichtig ist dies beispielsweise für CP-Verletzung, da sie im Standardmodell durch das Vorkommen einer imaginären Phase im CKM-Matrixelement des Top-Quarks erklärt werden kann.

Es gibt verschiedene „Pinguin“-Arten. Wird beim Zerfall eines B⁰ ein Gluon abgestrahlt, spricht man von einem QCD-Pinguin. Wird stattdessen ein Photon oder Z⁰ abgestrahlt, handelt es sich um einen elektroschwachen Pinguin. Außerdem existieren Doppel-Pinguine.

Im Jahr 1993 wurde am Teilchendetektor CLEO-II des Cornell Electron Storage Ring der Cornell-Universität in Ithaca zum ersten Mal ein „Pinguin“ in einem Teilchenbeschleuniger beobachtet.

Der Name des Diagramms geht auf den britischen theoretischen Physiker John Ellis zurück. Nach seiner eigenen Schilderung vereinbarte er eine Wette, dass er, wenn er beim Dartspiel verlieren würde, in seiner nächsten Fachveröffentlichung das Wort „Pinguin“ verwenden müsste. Ellis verlor die Wette und nannte in der Veröffentlichung, an der er gerade arbeitete^[1], das Diagramm "Pinguin-Diagramm"^[2]^[3]. Das erste solche Diagramm stammte von Arkady Vainshtein, Walentin Iwanowitsch Sacharow und Michail Schifman.

Literatur

Hartmut Machner: Einführung in die Kern- und Elementarteilchenphysik. Wiley-VCH, Weinheim 2005, ISBN 3-527-40528-3, S. 384.
Uwe Reichert: Pinguine im Teilchenzoo. In: Spektrum der Wissenschaft. Nr. 4, 1994, S. 24 (Vorschau).
P. Koppenburg, Z. Dolezal, M. Smizanska: Rare decays of b hadrons. In: Scholarpedia. Band 11, Nr. 6, 2016, S. 32643., doi:10.4249/scholarpedia.32643 (scholarpedia.org).

Weblinks

Kelly Izlar, The march of the penguin diagrams, Symmetry 2013

Einzelnachweise

↑ J. Ellis, M. K. Gaillard, D. V. Nanopoulos, S. Rudaz: The phenomenology of the next left-handed quarks. In: Nuclear Physics B. Band 131, 1977, S. 285–307, doi:10.1016/0550-3213(77)90374-1.
↑ Nico Serra, Tom Blake,: Chasing new physics with electroweak penguins. In: CERN Courier. 22. Mai 2013 (cerncourier.com).
↑ Mikhail A. Shifman: Foreword to ITEP lectures in particle physics. In: Mikhail A. Shifman (Hrsg.): ITEP Lectures in Particle Physics and Field Theory. Band 1. World Scientific, Singapore 1999, S. v-xi, arxiv:hep-ph/9510397.

[1] J. Ellis, M. K. Gaillard, D. V. Nanopoulos, S. Rudaz: The phenomenology of the next left-handed quarks. In: Nuclear Physics B. Band 131, 1977, S. 285–307, doi:10.1016/0550-3213(77)90374-1.

[2] Nico Serra, Tom Blake,: Chasing new physics with electroweak penguins. In: CERN Courier. 22. Mai 2013 (cerncourier.com).

[3] Mikhail A. Shifman: Foreword to ITEP lectures in particle physics. In: Mikhail A. Shifman (Hrsg.): ITEP Lectures in Particle Physics and Field Theory. Band 1. World Scientific, Singapore 1999, S. v-xi, arxiv:hep-ph/9510397.

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