Sexl Physik 8, Schulbuch

| 108 108.1 Das Ω – -Teilchen wurde im Jahre 1964 in den Teilchenspuren in einer mit flüssigem Wasserstoff gefüllten Blasenkammer entdeckt. Die auftretenden Teilchenarten sind in der Zeichnung bezeichnet: K – +p ¥ Ω – +K 0 +K + . Quark Ladung Seltsamkeit Spin u 2/3 0 –h /2 d –1/3 0 –h /2 s –1/3 –1 –h /2 108.2 Die Eigenschaften der Quarks im Modell von g ell -m ann . Die Nukleonzahl aller Quarks ist 1/3, der Antiquarks –1/3. Die elek- trische Ladung ist als Bruchteil der Elementar- ladung angegeben. Teilchen Aufbau p uud n udd Δ ++ uuu Ω – sss Δ 0 uds π + u –d K + u –s K – –us 108.3 Quarkstruktur einiger Teilchen Teilchenzahlerhaltung bei Fermionen Teilchen und Antiteilchen einer Sorte von Fermionen (z. B. Elektronen oder Nukleonen) können nur paarweise erzeugt werden. Fermionen gehorchen dem Pauli-Prinzip. Für Bosonen gilt keine Erhaltung der Teilchenzahl. Einige wichtige Teilchen Name Masse (MeV/c 2 ) Lebensdauer (Sekunden) erhaltene Teilchenzahl Teilchengruppe Photon γ 0 • – Photon (Boson) Elektron-Neutrino ν e ? • Elektronzahl Lepton Elektron e – , e + 0,511 • Elektronzahl (Fermion) μ -Neutrino ν μ ? • Myonzahl Myon μ – , μ + 106 2·10 –6 Myonzahl τ -Neutrino ν τ ? • Tauonzahl Tauon τ – , τ + 1777 3·10 –13 Tauonzahl Pion π + , π – 140 2·10 –8 – Meson Pion π 0 135 2·10 –16 – (Boson) Psion J/ Ψ 0 3096 10 –18 – Kaon K + , K 0 , K – 494 10 –8 , 10 –10 – Proton p 938,3 • Baryonzahl Baryon Neutron n 939,6 880 Baryonzahl (Fermion) Lambda Λ 0 1116 3·10 –10 Baryonzahl Omega Ω – 1672 8·10 –11 Baryonzahl Die Bezeichnungen Leptonen (leichte Teilchen), Mesonen (mittelschwere Teil- chen), Baryonen (schwere Teilchen) leiten sich aus den Massen ihrer wichtigsten Vertreter ab. Ein weiteres Beispiel einer Erhaltungsgröße bei der Erzeugung von Teilchen ist die Strangeness S (Seltsamkeit). Es wurde beobachtet, dass gewisse Teilchen nur ge- meinsam erzeugt werden. So findet man zwar die Reaktionen π – +p ¥ Λ 0 +K 0 , π + +n ¥ Λ 0 +K + , nicht aber π – +n ¥ Λ 0 +K – . Dies lässt sich erklären, wenn man den „gewöhnlichen“ Teilchen π , p und n die Strangeness S = 0 zuordnet, während für Λ 0 und K – S = –1 sein soll. K + und K 0 sollen S = 1 haben. In erlaubten Erzeugungsprozessen ändert sich die Gesamt-Strange- ness nicht. Die seltsamen Teilchen (mit S ≠ 0 ) sind nicht stabil und zerfallen in gewöhnliche Teilchen wie z. B. Λ 0 ¥ p+ π – oder Λ 0 ¥ p+e – + – ν . In Zerfallsprozessen ändert sich die Strangeness. Die Strangeness ist ein Beispiel einer Größe, die in einem Erzeugungsprozess erhalten, in einem Zerfallsprozess jedoch nicht erhalten ist. 2.4 Das Quarkmodell Der US-Amerikaner M urray g ell -M aNN (geb. 1929) fand 1963 ein Ordnungsprinzip, das mit einigen Erweiterungen auch heute noch die Vielfalt der Teilchen erklärt und auf wenige fundamentale Bausteine, die Quarks , zurückführt. g ell -M aNN erkannte, dass sich die Nukleonen p , n und alle weiteren, damals be- kannten und in Experimenten gefundenen Teilchen aus drei fundamentalen Bau- steinen aufbauen lassen ( 108.2 ). Dazu führte er die Quarks u (up), d (down) und s (strange, seltsam) und ihre Antiquarks –u , – d , –s ein – drei weitere Quarksorten ( c = charm, b = bottom, t = top) sind seither dazugekommen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv