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Angeregte Zustände & Co. - Quarkinhalt von Resonanzen   

Die D 13 + (1520)-Resonanz hat Isospin
I = 1/2. Es gibt daher ein Isospin-Dublett aus D 13 + (1520) und D 13 0 (1520).
Sowohl das Proton als auch die
D 13 + (1520)-Resonanz besitzen den Quarkinhalt uud (D 13 0 hat udd).

Warum hat die D 13 + (1520)-Resonanz trotz gleichen Quarkinhalts wie das Proton eine wesentlich höhere Masse (bzw. Energie)? 
Zu Beantwortung dieser Frage muss man sich zuerst von der Vorstellung trennen, dass die Masse der Hadronen und deren Resonanzen einfach die Summe der einzelnen Quarkmassen wäre, sonst müsste ja auch die D 13 + (1520)-Resonanz die gleiche Masse wie das Proton besitzen.  
Dazu vergleichen wir die Summe der Quarkmassen (uud) mit den gemessenen Massen von Grundzustand und Resonanz: 

Summe der Quarkmassen 2 . m u + m d » 100 MeV/c 2    
Grundzustand (Proton): m p = 938 MeV/c 2 >> 100 MeV/c 2  
Angeregter Zustand (D 13 + (1520)): m d = 1520 MeV/c 2 >> 100 MeV/c 2  

Die Quarkmasse liefert also nur einen kleinen Beitrag zur Gesamtmasse!  

Die fehlende Masse bzw. Energie "steckt" nur zum Teil in der Orientierung der Quarkspins!
Beim Proton ist ein
Spin entgegengesetzt zu den andern beiden gerichtet:

    ááâ Þ 1/2 + 1/2 + (-1/2) = Spin 1/2 (Proton).  
Bei der D 13 + (1520)-Resonanz sind die drei Quarkspins gleich ausgerichtet:    
ááá Þ 1/2 + 1/2 + 1/2 = Spin 3/2  
Hadron enzustände mit gleichgerichteten Quarkspins besitzen eine höhere Masse bzw. Energie als diejenigen mit gleichem Quarkinhalt und entgegengesetzt gerichteten Spins.  
Ein weiterer Teil der zusätzlichen Energie "steckt" im höheren Bahndrehimpuls der
D 13 + (1520)-Resonanz. Das Proton hat den Bahndrehimpuls l = 0 und die Resonanz D 13 + (1520) besitzt l = 2.  

Damit wollen wir es mit den angeregten Zuständen von Atomen und Teilchen zunächst bewenden lassen. Zurück zur Titelseite des Kapitels über "die theoretische Seite der Teilchenphysik". 

 
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