Physik HERA mit Thomas Naumann DESY Zeuthen 8 Juni 04 von dieser Stelle führe ich seit vielen Jahren d Studenten Ihrer Fakultät in d Welt d kleinsten Teilchen ein Grosses Vergnügen Ihrer Fak zu berichten welche Resultate an Dt groesster Forschungsmaschine Thomas Naumann DESY Zeuthen 8 Juni 04

Die Bausteine der Welt + ihre Wechselwirkungen Das Standard-Modell der Teilchenphysik Grosse Vereinigung, Super-Symmetrie, Super-Strings HERA: Maschine + Experimente HERA Resultate Quarks und Gluonen Wie stark ist die starke Kraft ? Elektro-schwache Vereinigung Grosse Vereinigung, Super-Symmetrie, Extra Dimensionen Auf dem Weg zur Ur-Kraft LHC bei CERN ● Higgs-Suche TESLA ● SUSY-Suche

Und Gott sprach: Es werde Licht ! 8 Juni 04 Gottes Plan bei der Erschaffung der Welt 8 Juni 04

8 Juni 04

Und es ward Licht. 8 Juni 04

t b c s d u Und Gott sprach: Es werde Materie ! Und es ward Materie. 8 Juni 04

g G W+ W- Z0 Und Gott sprach: Es werde Kraft ! Und es ward Kraft. g g 8 Juni 04

QUARKS LEPTONEN Neutrinos Elektronen Die Bausteine der Welt 1994 2000 Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Die Kräfte Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

MATERIE KRAFT QUARKS LEPTONEN Die Bausteine der Welt MATERIE FERMIONEN KRAFT BOSONEN QUARKS LEPTONEN Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

TEILCHEN KRÄFTE Teilchen und Kräfte ne m nm nt g u d c s t b e Ladung Symmetrie Materie-Teilchen Fermionen J=1/2 Up Quarks Down u d c s t b Elektronen Leptonen Neutrinos e ne m nm nt KRÄFTE ELEKTRO MAGNET SCHW ACH KERN- KRAFT GRAVI- TATION Elektrisch Schwach Farbe Masse U(1) SU(2) SU(3) +2/3 -1/3 r g b -1 Kraft-Teilchen Bosonen J=1 Photon g schwache Bosonen W+, Z0, W- Z0 W± Gluonen 8 gij Graviton (J=2) G Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Standard-Modell Elementarteilchen Wechselwirkungen Und Gott sah, DER Elementarteilchen UND IHRER Wechselwirkungen Und Gott sah, was er gemacht hatte. Und siehe: es war gut. Und er ruhte am siebten Tag. Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

FRAGEN : Wir aber stellen viele Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

BARYON - ZAHL ? LEPTON - QUARK - SYMMETRIE ? LEPTON - 3 FAMILIEN ? BARYON - ZAHL ? LEPTON - QUARK - SYMMETRIE ? LEPTON - Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Elektron Lepto- Quark Quark Lepto - Quarks ? ? Grosse Vereinigung Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Big Bang Die Vereinigung der Kräfte 1019 GeV 1015 GeV 10 -43 s 100 GeV Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

{ e- ne ,`dr`dg`db } L U(1)⊗SU(2) ⊗ SU(3) ⊂ SU(5) SYMMETRIEN Grosse Vereinigung elm. schwach stark U(1)⊗SU(2) ⊗ SU(3) ⊂ SU(5) SYMMETRIEN { e- ne ,`dr`dg`db } L __ {5} MULTIPLETT g W±0 gij BOSONEN X,Y SO(10): {10} (e+ du ub) L Lepton Lepto- Quark Quark QX = 4/3 QY = 1/3 HERA Proton-Zerfall Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

{ e- ne ,`dr`dg`db }L Grosse Vereinigung Quark-Lepton-Symmetrie: Quarks + Leptonen in ein Multiplett Quantisierung der elektr. Ladung: NC Qq – Qe = 0 = 3 x 1/3 – 1 bzw. Qp = Qe Vorhersage für elektro-schwachen Mischungswinkel: sin2qW (MX) = g‘2 / (g2+g‘2) = 3/5 / (1+3/5) = 3/8 sin2qW (MZ) = 0.20 GUT sin2qW (MZ) = 0.22 Expt. Leptonzahl-Verletzung: Neutrino-Massen u. -Oszillationen: Baryonzahl-Verletzung: Proton-Zerfall : p→e+p0 tp ~ MX4 / a2 mp5 Super-K 1998: t (p→e+p0) > 5·1033 a t (p→K+n) > 1.6·1033 a Hyper-K 201x+10: t (p→e+p0) > 1035 a t (p→K+n) > 3 ·1034 a SUSY GUT: MX ~ 1016 GeV : t (p→e+p0) ~ 1035±1 a t (p→K+n) ~ 1032±3 a { e- ne ,`dr`dg`db }L Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Fermion Boson Boson Fermion vereinigt Bosonen mit Fermionen Super-Symmetrie electron selectron quark squark photon photino Fermion Boson Boson Fermion Super-Symmetrie vereinigt Bosonen mit Fermionen Kraft mit Materie Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Super-Symmetrie Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

vereinigt Kräfte und Kopplungen Super-Symmetrie vereinigt Kräfte und Kopplungen mPl MX ~ 1014 GeV tp ~ 1031 a MX ~ 1016 GeV tp ~ 1038 a ändert Energie-Abhängigkeit der Kopplungen: ein Vereinigungs-Punkt bei MX = 2·1016 GeV ! Proton-Lebensdauer > exptl. Limit Neutralino (`g,`Z,`H1,2): leichtestes SUSY-Teilchen Dunkle Materie im Universum ! verbindet kontinuierl. Raum-Zeit-Symmetrie mit Spin-Statistik + Symmetrien U(1)SU(2)SU(3)  SU(5), SO(10), E(6), ... Eichfelder lokaler SUSY: Graviton (J=2) + Gravitino (J=3/2) Super-Gravitation ! Higgs Strahlungskorrekturen stabil Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Fermion - Massen ? Higgs ? Leptonen Quarks Quarks Q I3 B L Leptonen GeV WMAP, KATRIN, 0n2b Quarks Q I3 B L u d c s t b +2/3 -1/3 +1/2 -1/2 1/3 Leptonen e- ne m- nm t- nt -1 - 1/2 1 Higgs ? Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

10-dimensional ? Ist die Welt Elementarteilchen = String-Anregungen ? Superstrings Ist die Welt 2-dimensional ... Nur unsere 4 Dimensionen sind nach dem Urknall expandiert. Die anderen 6 bleiben eingerollt. Elementarteilchen = String-Anregungen ? String-Radius ? Planck-Länge = (ħGN/c3)1/2 = 10-35 m ? 3-dimensional ... 10-dimensional ? Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Univ. Washington, Seattle Extra Dimensionen Brane-Theorien (Arkani-Hamed, Dimopoulos, Dvali, 1998,99) elm., starke + schwache Kraft agieren auf (3+1) Brane N extra Dimensionen kompaktifiziert mit Radius R nur Gravitation breitet sich in den Extra Dimens. aus Modifikation des Newton-Gesetzes: F ~ GN / r2 ~ 1 / MPl2 r2 ~ 1 / MKK2+N r2+N GN, MPl ... nur effektive Konstanten R, MKK ... neue, fundamentale Planck-Länge, Masse M2Pl ~ GN-1 ~ (1019 GeV)2 ~ RN MKKN+2 große Vereinigung = Schwerkraft wird stark schon auf elektroschwacher Skala : MKK = 1 TeV : N=1 R ~ 109 km N=2 R ~ 1 mm Eöt-Wash: 1/r ok bis 0.2 mm ... N=6,7 R ~ 10 fm neue Planck- Länge MKK Energie Stärke 3 D Gravitation (3+N) D Gravitation Torsions-Pendel Eöt-Wash Gruppe 2000, Univ. Washington, Seattle Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

H1 ZEUS Protonen 920 GeV Elektronen 27.6 GeV Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

6 k m Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

HERA und die Bausteine Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

g/Z0 Q2 Kinematik Energie im Massenschwerpunkt-System: s = (k + P)2 = 4 Ee Ep = 4·27.6 GeV·920 GeV = (319 GeV)2 = 101.600 GeV2 Q2 g/Z0 Q2 = - q2 = - (k - k‘)2 Quadrat des Viererimpuls-Übertrags Rutherford 1911: Photon-Propagator ds / dQ2 = 4pa2 / Q4 ds / dcos(q) = pa2 / 2E2 sin4 (q/2) x = Q2 / (2Pq) Bjorken-x Impuls-Anteil des Partons im Proton Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

die kleinsten Bausteine ? Quark + Elektron : E.Rutherford 1910 : HERA 2000 : Entdeckung des Atomkerns Struktur des Protons Elektron Proton Quark: hart, punktförmig ? Hadron Jet Kern: hart Atom: transparent a - Teilchen Gold Folie die kleinsten Bausteine ? Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

elementaren Bausteinen Substruktur 100 Jahre Suche nach den elementaren Bausteinen TESLA-HERA Quark Radius : Kern Nukleon Quarks Substruktur ? Quark-Radius: RQuark < 10-18 m < 0.001 RProton Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

QCD 1 2 Proton - Struktur Order SLAC 1968-71: 1 2 SLAC 1968-71: drei Valenzquarks: x = 1/3 drei gebundene Quarks: ~ 50% in 3 Quarks + ~ 50% in N Gluonen Impuls-Anteil x des Quarks im Hadron ~ 1/6 x>0.1: Valenzquarks x<0.1: Seequarks + Gluonen : reine Quanten-Chromo-Dynamik ! Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

X Quark Entdeckung Stanford Linear Accelerator, USA, 1968-71: Kendall Friedman Taylor Stanford Linear Accelerator, USA, 1968-71: Elektron-Proton tief inelastische Streuung e’ e p X Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

H E R A Proton Struktur: Valenz- Quarks Proton - Struktur QCD Vakuum: Gluonen + See-Quarks Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Entdeckt 1979 bei PETRA am DESY in Gluon gestern 25 jahre Entdeckt 1979 bei PETRA am DESY in g e+ e- q `q Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04 e+ e- → q`q g

∂ s(x,Q2) / ∂ ln Q2 ~ aS(Q2) xg(x,Q2) Gluon - Dichte Test d. nicht-abelschen Eichtheorie QCD : Licht klumpt nicht - starke Kraft: Gluon-Selbstkopplung: aS(Q2) Aufkochen des QCD Vakuums: Q2 ↑ x ↓ ∂ s(x,Q2) / ∂ ln Q2 ~ aS(Q2) xg(x,Q2) aS → 1 : wie kollabiert Störungstheorie ? Gluonen = Bosonen Gluon-Saturation ? Shadowing ? Gluonium, Glue-Balls ? Quark-Gluon-Plasma ? Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

RHIC am BNL, Brookhaven, USA: Quagma RHIC am BNL, Brookhaven, USA: Au-Au Kollisionen @ 250 GeV/Nukleon > 1000 Quarks, Thermalisierung: Quark-Gluon-Plasma : ms nach Urknall Neutronen-Sterne Big Bang RHIC GSI Darmstadt > 2009 Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

M.Botje, M.Klein, C.Pascaud, HERA Workshop 1995 Gluon HERA 1 HERA 2 xG(x) 1 fb-1 Q2 = 2,20,200,2000 GeV2 d xG / xg ~ 3 % systematics fitted M.Botje, M.Klein, C.Pascaud, HERA Workshop 1995 Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Super-Symmetrie: Starke Kopplung 4p Energieabhängigkeit der Kopplungskonstanten : 4p as(Q2) = ---------------- (LO) 9 ln (Q2/L2) QCD Fit der H1 F2 Skalenverletzungen in NLO: as = 0.115 ± 0.002 (expt+fit) ± 0.005 (scale) 1,2,3 Jet Wirkungsquerschnitte: as = 0.122 ± 0.002 (exp) ± 0.004-5 (theory) running as in one experiment Super-Symmetrie: Vereinigung der Kopplungen ! Genauigkeit der Startwerte : da /a ~ 10-9 elektromagnet. dGF/GF ~ 10-5 schwach dGN/GN ~ 10-3 Gravitation das /as ~ 10-2 stark (NNLO) Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

q+ Quarkmodell: Baryon: (qqq) Meson: (qq) Penta - Quarks _ Quarkmodell: Baryon: (qqq) Meson: (qq) Expt.: HERMES H1 Zustand q+ = pK0 qc = pD* : _ _ exotisch: (uudds) (uuddc) Molekül ? Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

HERA und die Kräfte Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

NC Cross Section _ d2sNC 2pa2 2pa2 ~ dxdQ2 xQ4 xQ4 (e) = (Y+F2 Y- xF3 - y2 FL ) = Y+ sNC(x,Q2)  ~ Y± = 1 ± (1-y2) helicity dependence sNC = reduced cross section Generalized Structure Functions : F2 = F2g + a2 F2g-Z + b2 F2Z xF3 = a3 xF3g-Z + b3 xF3Z parity violating FL = FLg + … (longitudinal, small at low y) _ F2 g, g-Z, Z = x S (eq2 , 2eqvq , vq2+aq2) (q+q) q _ xF3 g-Z, Z = 2x S ( eqaq , vqaq) (q- q) = 2x S (eqaq,vqaq) qv q q=u,d valence quarks + Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Proton Struktur-Funktion HERA 1 HERA 2 F2 (x,Q2) measure proton structure with fixed target precision at high x + Q2 ! s (LEP) s (HERA) Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Lepton-Nukleon-Streuung neutraler Strom geladener Strom Z Elektron Proton g Neutrino Elektron Proton W g Z e e q q W± e± `ne d u u u d d g-Z Interferenz e±: Kopplung an u,d Quark elektro-schwache Vereinigung Nukleon-Struktur Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Standard-Modell : Q2 > MZ2 : e- e+ g-Z Interferenz: Neutraler Strom beschreibt Daten über 6 Größenordnungen ! Q2 > MZ2 : Sensitivität auf elektro-schwache Effekte : g-Z Interferenz: konstruktiv für e- destruktiv für e+ Daten bei kleinem Q2 dominieren den Fit, der auch bei hohem Q2 gut passt! Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

g Reduzierter Wirkungsquerschnitt: 1 xQ4 d2s -Z Interferenz g Reduzierter Wirkungsquerschnitt: e- konstruktiv Effekt der g-Z Interferenz e+ destruktiv 1 xQ4 d2s Y+ 2pa2 dxdQ2 s =  QCD-Fits dominiert von niedrigen Q2 (CTEQ5 Papier: Fit bei 10^-5 < x <1, 1< Q < 10000) Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

NC cross sections HERA 1 HERA 2 g-Z interference: e- constructive / e+ destructive 500 pb-1: 10 % cross section error for Q2 > 16.000 GeV2 Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Elektro-schwache Vereinigung Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Elektro-schwache Vereinigung 2 ohne FL, xF3 M2W,Z l = ± 1 für links/rechtshändige e ~ 1 / Q4 KOPPLUNG PROPAGATOR NC 2pa2 1 / Q4 CC pa2 / 8 sin4 qW 1 / (Q2+MW2)2 ähnlich: gleich bei sin2 qW ~ 1/4 Q2 » MW2 Vereinigung elm. + schwache Kraft ~ 1 / (MW2+Q2)2 Q2 MW e ne Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

CC Cross Section s (e-p) > s (e+p) d2sCC GF dxdQ2 4p x (e) = (Y+F2 Y-xF3 - y2FL )  M2 M2 + Q2 W 2 e- e+ s (e-p) > s (e+p) _ _ --- s (e-p) ~ x (u+c) + (1-y2) x (d+s) _ _ --- s (e+p) ~ x (u+c) + (1-y2) x (d+s) Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

schwache Ww. verletzt Parität : Paritäts-Verletzung schwache Ww. verletzt Parität : nur linkshändige Fermionen koppeln an W- : scc (P,e±) = (1± P) scc (0,e±) teste chirale Struktur d. Standardmodells : P=1.0: CC an / aus ! P=0.6: simuliere 4 x 50 pb-1 (1+0.6) / (1-0.6) = 4 P=0.5 erreicht Helizitäts- Unterdrückung J= ½ 1 ½ e-L `ne,R W- Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Geladener Strom Neutraler Strom Paritäts-Verletzung Geladener Strom Neutraler Strom e+p → ne X 2004 e- --- Theorie + ZEUS * H1 e+ Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Parton Densities DGLAP equations: needed to understand new physics ! valence quarks : % precision problem: gluon ! Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Parton Densities needed to understand new physics, e.g. at LHC ! QCD fits to structure functions : _ _ F2 ~ 4/9 (U+U) + 1/9 (D+D) _ _ with xF3 ~ 2 (U-U) + (D -D) _ _ _ _ _ _ D = d+s U = u+c U = u+c D = d+s % precision except for gluon : Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

jenseits des Standard - Modells : Neue Physik jenseits des Standard - Modells : Sub - Strukturen Lepto – Quarks Super - Symmetrie Extra Dimensionen Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Standard-Modell ok bis L = 5 TeV Substruktur Neue Physik : 4 Fermion Kontakt-Term e q HERA e p → e X LEP _ e+ e- → q q _FNAL_ pp → l l X g2 M2 HERA : Standard-Modell ok bis L = 5 TeV Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

BSM : contact interactions HERA, LEP, FNAL : all have similar 95% CL limits in the TeV range Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

BSM : Rp violating SUSY Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

LQ Lepto - Quarks L Q Elektron Proton Hadron Jet Lepton Lepto- Quark Quark QX = 4/3 QY = 1/3 ICHEP Leipzig 1984 LQ DESY 1996 Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

HERA kompetitiv mit LEP + FNAL: Lepto - Quarks Lepto-Quark JI He DESY H1 MLQ/L, GeV S0L 710 S0R 640 `S0R 330 S½L 850 S½R 370 `S ½L 430 S1L 490 V0L 730 V0R 580 `V0R 990 V1/2L 420 V1/2R 950 `V1/2 L 1020 V1L 1360 HERA kompetitiv mit LEP + FNAL: Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Lepton flavor violation HERA 2 : high discovery potential in many channels : Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

SUSY-Top HERA: m`t > 270 GeV R-Parität: Rp = (-1)3(B-L)+2S Super-Symmetrie SUSY-Top evtl. leichtestes SUSY Quark ! R-Parität: Rp = (-1)3(B-L)+2S Minimale Supergravitation + RP Verletzung : Sensitivität auf Rp-verletz. SUSY-Top: HERA: m`t > 270 GeV Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

G Emission von Kaluza-Klein-Gravitonen in Extra Dimensionen: g reelle Emission: fehlender Impuls virtueller Austausch: größere Raten Graviton: Spin-2 Tensor-Kraft: Winkel-Verteilung Our World: g 3D brane Extra Dimensions Graviton Our World: 3D brane q, g Extra Dimensions Graviton QED: s ~ a2 / E2 schwache Ww., Gravitation: [GN] = [GF] = E-2 : s ~ G2  E2 Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04 G extra dimension q e g Z Our space-time

Extra Dimensionen Ms± / TeV CERN LEP (Hewett) 1.2 1. DESY H1 (GRW) 0.78 0.82 DESY ZEUS 0.79 FNAL D0 Run I+II 2004 1.43 HERA 2 ~1 Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Gravitative Resonanz. Zerfall in SUSY u.a. Teilchen Mini Black Holes Gravitative Resonanz. Zerfall in SUSY u.a. Teilchen Verdampfung durch Hawking-Strahlung Quantentheorie Schwarzer Löcher im Labor ! Nachweis: LHC + kosm. Strahlung (Auger, ICECUBE) simulierter Zerfall eines Mini Black Hole im ATLAS-Detektor am LHC des CERN Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

HERA : Discoveries HERA 1 100 pb-1 e+: H1 10 high pt multileptons for 3 expected HERA 2 1000 pb-1 ? Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

bis 2007: Messungen mit polarisierten e± HERA - Ausblick bis 2007: Messungen mit polarisierten e± präzises Bild des Protons: Gluon-Dichte auf wenige % starke Kopplung as auf < 2% jenseits des Standard Modells : Suche nach : Lepto-Quarks Super-Symmetrie Sub-Struktur der Fermionen angeregten Fermionen Extra Dimensionen … Überraschungen Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Der Weg zur Urkraft Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

CERN LHC Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Large Hadron Collider bei CERN in Genf : ab 2007 Suche nach : LHC @ CERN Large Hadron Collider bei CERN in Genf : 23 km lang 9 T supraleitende Magnete 2 x 7 TeV Proton-Proton-Kollisionen ab 2007 Suche nach : Higgs-Teilchen Super-Symmetrie ... Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Higgs- und SUSY- Produktion HERA + LHC p p Proton-Struktur : Input für Higgs- und SUSY- Produktion Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Internationale Kollaboration TESLA Internationale Kollaboration Supraleitender Elektron-Positron- Linearbeschleuniger 500-800 GeV 33 km lang Ziel: Higgs- und SUSY- Präzisions-Physik ab 2015 Beispiel CERN: SPS 1983: Entdeckung W,Z-Boson - Nobelpreis 1984 LEP 1994-2000: Präzisionsvermessung des Standard-Modells Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

Rq < 10-35 m 1026 m Higgs Dunkle Energie SUSY Dunkle Materie Kosmos Strings 10-D Quark Rq < Galaxis Proton Vom Quark zum Kosmos Kern Sonnen system Atom Sterne Zelle Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

 u b c t d s e t e m  H Quarks t Leptonen u b c d s ne nm n m e Die Bausteine der Welt H Higgs u b c t d s e t e  m  Neutrinos Elektronen u b c t d s ne nm n e m Quarks Leptonen Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

e x x u x d Proton-Struktur ein Proton 1 x SLAC 1968-71: 1 x ein Proton e Proton 1 x 1/3 SLAC 1968-71: drei Valenzquarks 1 x 1/3 drei gebundene Quarks Rutherford 1911: Photon-Propagator dsRutherford/dW ~ 1 / 4E2 sin4 (q/2) ~ 1 / Q2 Mott 1929, Spin: dsMott/dW ~ dsRutherford/dW cos2 (q/2) Quarks + Gluonen u d x Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04

NC: xF3 xF3 = (s- - s+)NC Y+/2Y- = 2x S eqaq [q - q] ~ qv ~ ~ ~ _ q ~ ~ ~ _ xF3 = (s- - s+)NC Y+/2Y- = 2x S eqaq [q - q] ~ qv q ~ xF3 xF3 direct access to valence quark distribution ! Need lumi : HERA 2 ! Universität Leipzig Kolloquium 8 Juni 04 d2sNC 2pa2 2pa2 ~ dxdQ2 xQ4 xQ4 (e) = (Y+F2 Y- xF3 - y2 FL ) = Y+ sNC(x,Q2) 