Teilchenphysik

a)Bei der Paarerzeugung entstehen ein Elektron und ein Positron jeweils mit der Ruheenergie \({E_0} = {m_{0,e}} \cdot {c^2} = 0{,}511\,{\rm{MeV}}\). Die Quantenenergie eines Photons, welches die Paarerzeugung auslösen kann muss als mindestens \({E_\gamma } = 2 \cdot 0{,}511\,{\rm{MeV}} = 1{,}022\,{\rm{MeV}}\) sein.

b)Starke Ladung:\[\begin{array}{l}{{\vec C}_{{\rm{vorher}}}} = {{\vec C}_\gamma } = \vec 0\\{{\vec C}_{{\rm{nachher}}}} = {{\vec C}_{{{\rm{e}}^{\rm{ - }}}}} + {{\vec C}_{{{\rm{e}}^ + }}} = \vec 0 + \vec 0 = \vec 0\end{array}\]Schwache Ladung:\[\begin{array}{l}{I_{{\rm{vorher}}}} = {I_\gamma } = 0\\{I_{{\rm{nachher}}}} = {I_{{{\rm{e}}^{\rm{ - }}}}} + {I_{{{\rm{e}}^ + }}} = \left( { - \frac{1}{2}} \right) + \left( { + \frac{1}{2}} \right) = 0\end{array}\]Elektrische Ladung:\[\begin{array}{l}{Z_{{\rm{vorher}}}} = {Z_\gamma } = 0\\{Z_{{\rm{nachher}}}} = {Z_{{{\rm{e}}^{\rm{ - }}}}} + {Z_{{{\rm{e}}^ + }}} = \left( { - 1} \right) + \left( { + 1} \right) = 0\end{array}\]

c)Die Lebensdauer des Positrons in unserem Teil des Universums ist deshalb sehr kurz, da das Positron stets ein Elektron findet, mit dem es zur Paarvernichtung kommt.

d)Mit Hilfe der "Drei-Finger-Regel" der rechten Hand kommt man zum Ergebnis:

• Daumen: Stromrichtung (also hier entgegengesetzt der Bewegungsrichtung des negative geladenen Teilchens)
• Zeigefinger: Magnetfeldrichtung (aus der Zeichenebene heraus)
• Mittelfinger: Richtung der LORENTZ-Kraft

Somit muss die Spur 1 zum Elektron gehört.