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2025-01-19T20:32:27Z

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[[Datei:K0 decay to muons.svg|mini|Zerfall eines <math>\bar K^0</math>-[[Meson]]s in ein [[Myon]]-[[Antiteilchen|Anti]]<nowiki/>myon-Paar. Die beiden [[Feynman-Diagramm]]e mit einem [[virtuelles Teilchen|virtuellen]] [[Up-Quark]] (oben) und einem Charm-Quark (unten) haben entgegengesetzte Vorzeichen und heben sich daher nahezu auf. Die Faktoren <math>\sin \theta_\mathrm C</math> und <math>\cos \theta_\mathrm C</math> ergeben sich aus der [[Cabibbo-Winkel|Cabibbo-Mischung]].]]

Der '''GIM-Mechanismus''' der [[Teilchenphysik]] (nach [[Sheldon Lee Glashow|Sheldon Lee '''G'''lashow]], [[John Iliopoulos|John '''I'''liopoulos]] und [[Luciano Maiani|Luciano '''M'''aiani]]<ref>{{Literatur | Autor=S. L. Glashow, J. Iliopoulos und L. Maiani | Titel=Weak Interactions with Lepton-Hadron Symmetry | Sammelwerk=Phys. Rev. D | Band=2 | Nummer= | Datum=1970 | Seiten=1285–1292 | DOI= 10.1103/PhysRevD.2.1285}}</ref>) erklärt, warum durch die [[schwache Wechselwirkung]] [[Quark (Physik)|Quark]]s gleicher [[Ladung (Physik)|Ladung]] nicht ineinander umgewandelt werden können (Abwesenheit von [[Flavour changing neutral current|Flavour verändernden neutralen Strömen]]).
Historisch gesehen war er der Grund, der zur Vorhersage des [[Charm-Quark]]s führte.

Man wusste damals, dass der [[Zerfallskanal]] <math>\bar K^0\to\mu^+\mu^- </math> ein sehr kleines [[Verzweigungsverhältnis]] hat, nämlich

:<math>
B = \frac
{\Gamma (\bar K^0 \to \mu^+\mu^-)}
{\Gamma_\mathrm{tot}(\bar K^0)} < 1,5\cdot 10^{-6}</math><ref>{{Literatur | Autor=A. Barbaro-Galtieri ''et al.'' (Particle Data Group) | Titel=Review of Particle Properties | Sammelwerk=Rev. Mod. Phys. | Band=42 | Nummer= | Datum=1970 | Seiten=87-200 | DOI= 10.1103/RevModPhys.42.87 | Online=http://cds.cern.ch/record/350141/files/RevModPhys.42.87.pdf}}</ref>.

(Der heutige (2020) Wert ist (6,84 ± 0,11)·10−9 für K0L und < 8·10−10 für K0S<ref name="PDG2020">{{Internetquelle |autor=P.A. Zyla et al. ([[Particle Data Group]]) |url=https://pdg.lbl.gov/2020/listings/contents_listings.html |titel=2020 Review of Particle Physics|werk=Prog. Theor. Exp. Phys. 2020, 083C01 (2020) |hrsg=Particle Data Group |format= |sprache=en |abruf=2021-09-16}}</ref>)
Dieses war weit kleiner als erwartet.

Um zu erklären, warum der Zerfall so stark unterdrückt ist, führten Glashow, Iliopoulos und Maiani 1970 [[hypothetisch]] das Charm-Quark ein. Dies hat zwei wichtige Effekte zur Folge:
* Zum einen wird durch die Kopplung des Zustandes <math>s^\prime</math>, der zum Zustand <math>d^\prime</math> der [[elektroschwache Wechselwirkung|elektroschwachen Wechselwirkungs]] [[orthogonal]] ist, an das Charm-Quark eine Flavouränderung in niedrigster Ordnung (''tree-level'') verhindert.
* Zum anderen induziert das Charm-Quark in höheren Ordnungen einen weiteren Zerfallskanal, der vom ersten nicht zu unterscheiden ist und somit mit ihm [[Interferenz (Physik)|interferiert]]. Aufgrund unterschiedlicher Vorzeichen der beiden Zerfallskanäle ist ihre Interferenz destruktiv, d. h. sie heben sich gegenseitig (nahezu) auf.
Diese Unterdrückung der Flavour verändernden neutralen Ströme wird als GIM-Mechanismus bezeichnet. Hiermit war eine Erklärung für das kleine Verzweigungsverhältnis gegeben.

Der erstmalige experimentelle Nachweis des Charm-Quarks (siehe [[J/ψ-Meson]]) gelang schließlich 1974 der [[SLAC]]-SP-017-Kollaboration<ref>{{Literatur | Autor=J. E. Augustin ''et al.'' (SLAC-SP-017 Collaboration) | Titel=Discovery of a Narrow Resonance in e+e− Annihilation | Sammelwerk=Phys. Rev. Lett. | Band=33 | Nummer=23 | Datum=1974-12-02| Seiten=1406–1408 | DOI= 10.1103/PhysRevLett.33.1406 }}</ref> und der E598-Kollaboration<ref>{{Literatur | Autor=J. J. Aubert ''et al.'' (E598 Collaboration) | Titel=Experimental Observation Of A Heavy Particle J | Sammelwerk=Phys. Rev. Lett. | Band=33 | Nummer=23 | Datum=1974-12-02| Seiten=1404–1406 | DOI=10.1103/PhysRevLett.33.1404 }}</ref>. Mit dieser Vorhersage und der tatsächlichen Entdeckung des Charm-Quarks hat der GIM-Mechanismus zur Akzeptanz des [[Standardmodell|Standardmodells der Elementarteilchenphysik]] beigetragen.

== Literatur ==
* {{Literatur | Autor=Jean Iliopoulos | Titel=Glashow-Iliopoulos-Maiani mechanism | Sammelwerk=Scholarpedia | Band=5 | Nummer=5 | Datum=2010 | Seiten=7125 | DOI=10.4249/scholarpedia.7125}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Teilchenphysik]]
[[Kategorie:Schwache Wechselwirkung]]

GIM-Mechanismus - Versionsgeschichte

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