ElektronPositronKollisionen

ElektronPositronKollisionen bezeichnet Prozesse, bei denen Elektronen und Positronen mit hoher Energie aufeinandertreffen und Energie in andere Teilchen umsetzen. In der Quantenelektrodynamik (QED) und im Standardmodell ergeben sich verschiedene Kanäle. Typische Reaktionspfade sind direkte Annihilation in Photonen, z. B. e+ e− → γ γ, sowie die Produktion von Leptonen oder Hadronen durch s‑Kanal-Wechselwirkung über Photon oder Z‑Boson, z. B. e+ e− → μ+ μ− und e+ e− → q q̄. Eine weitere wichtige Klasse ist die Streuung von Elektron und Positron, bekannt als Bhabha-Streuung.

Bei Energien nahe der Z‑Boson-Masse dominiert der Kanal e+ e− → Z → f f̄, was charakteristische Spitzen in den Querschnitten erzeugt. Durch Initialzustandsstrahlung und Radiative Korrekturen wird das Spektrum modifiziert. Höhere Energie ermöglicht die Erzeugung von Hadronen, schweren Leptonen und bosonischen Endzuständen sowie präzise Tests der elektroschwachen Wechselwirkungen und der Quark- und Leptonensymmetrien.

Experimentell liefern Elektron-Positron-Kollisionen vergleichsweise saubere Ereignisse und einen gut kontrollierten Anfangszustand. Wichtige Messgrößen sind Querschnitte, Asymmetrien und Z-Parameter, aus denen sich Eigenschaften des Elektrospektrums sowie der starken und schwachen Wechselwirkungen ableiten lassen. Historisch wurden solche Kollisionen an Einrichtungen wie LEP am CERN und am SLAC gemessen; Detektoren wie ALEPH, DELPHI, L3, OPAL bzw. SLD lieferten präzise Daten. Gegenwart und Zukunft umfassen BEPCII/BESIII in China sowie geplante Projekte wie ILC, CLIC oder CEPC, die auf präzise Tests des Standardmodells und Higgs-Physik im e+ e−‑Kollider abzielen.