Der Teilchenzoo


0. Literatur zur Vertiefung

Povh: Teilchen und Kerne Fraunfelder: Teilchen und Kerne Bopp: Kerne, Hadronen und Elementarteilchen

1. Allgemeines

Teilchenzoo kann unterteilt werden in

• Leptonen:
  Teilchen, die nicht zusammengesetzt sind und auch nicht zum Aufbau weiterer Teilchen dienen.
• Hadronen:
  Teilchen, die zusammengesetzt sind oder zum Aufbau weiterer Teilchen dienen.
• Eichbosonen:
  Teilchen, die die Fundamentalkräfte vermitteln (siehe Kapitel3).

Zu jeder Teilchensorte gehört ein Antiteilchen. Antiteilchen unterscheiden sich nur durch die entgegengesetzte elektrische Ladung vom Teilchen, ansonsten verhalten sie sich gleich.

2. Leptonen

• Elektron, Myon, Tau und die entsprechenden Antiteilchen Positron, My⁺ und Tau⁺ tragen je eine negative oder positive elektrische Elementarladung, unterscheiden sich jedoch in ihrer Masse (Tau wiegt 3000 mal soviel wie ein Elektron).
• Elektron-Neutrino, My-Neutrino und Tau-Neutrino sowie die entsprechenden Antineutrinos tragen keine elektrische Ladung, besitzen nach neuesten Erkenntnissen jedoch eine Masse (Stichwort Superkamiokande-Experiment).
• Leptonen werden in 3 Familien unterteilt: leicht, mittel, schwer
• Leptonen sind elementar, ohne Substruktur

3. Hadronen

• Quarks sind die Bausteine der Hadronen:
  Up, Down, Charm, Strange, Bottom und Top sowie die entsprechenden Antiquarks.
• Quarks werden in 3 Familien unterteilt: leicht, mittel, schwer.
• Quarks tragen 2/3 bzw -1/3 elektr. Elementarladung.
• Quarks treten jeweils in 3 Farben auf: rot, grün, blau
  sowie in den entsprechenden Antifarben anti-rot, anti-grün und anti-blau
  (   --> Farbladung für die starke Wechselwirkung, Kapitel 3)
• Quarks können nicht einzeln auftreten, sondern nur in Gruppen (confinement).







• Hadronen werden unterteilt in Baryonen und Mesonen.
• Baryonen bestehen aus drei Quarks in den Farben r,g,b.
• Mesonen bestehen aus zwei Quarks, nämlich Quark und Antiquark, in den Farbe-Antifarbekombinationen rot-antirot, grün-antigrün oder blau-antiblau.
• Baryonen und Mesonen sind somit nach außen farbneutral.






• Beispiele für Mesonen:
  
      Phi (s,anti-s), elektrisch neutral
      Pi⁺ (u,anti-d), elektrisch positiv
      Pi^- (anti-u,d), elektrisch negativ
  
  
• Beispiele für Baryonen:
  
      Proton (uud), elektrisch geladen
      Neutron (udd), elektrisch neutral

4. Eigenschaften

Eigenschaften der Bewohner des Teilchenzoos, die zur Charakterisierung der Teilchen dienen:

• Masse
• elektrische Ladung
• Farbladung
• schwache Ladung
• Eigendrehimpuls (Spin)
• weitere quantenmechanische Eigenschaften

5. Zusammenfassende Übersicht