Leptonen
im Standard-Modell -
Die "Geburt" der Leptonen
Im Gegensatz zu den Quarks nehmen Leptonen nicht an der starken Wechselwirkung teil. Daher kann man sie einzeln und ungebunden finden und nachweisen.
Diese "Forscher- freundliche" Eigenschaft hat dazu
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geführt, dass das bekannteste Lepton, das Elektron, bereits
1897 von J.J. Thomson entdeckt wurde, mehr als 60 Jahre vor der Einführung des Quarkmodells
durch Gell-Mann.
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Das nächste Lepton, das
Müon, wurde
1937
in der
Höhenstrahlung gefunden, aber leider zunächst (immerhin 9 Jahre lang) für das von Yukawa 1934 postulierte Austauschteilchen der starken Kraft gehalten. Erst 1946 stellte man fest, dass das Müon der falsche Kandidat dafür war, da es überhaupt nicht stark wechselwirkte. Der Physiker J. Rabi kommentierte das Erkennen des Müon
als neues Teilchen mit den Worten "
Who ordered that? " ("Wer hat
denn
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das bestellt?"). 1947 wurde das eigentlich gesuchte Teilchen, das
p
-Meson, gefunden. Aufgrund dieser Verwechslung wird das Müon auch heute noch
fälschlicherweise oft als "
m
-Meson"
bezeichnet (ein
m
-Meson gibt es nicht!).
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Ein
anderes Lepton, das
Elektron-Neutrino, wurde wie viele andere Teilchen auch als "Lückenfüller" gebraucht und eingeführt und erst
Jahre später tatsächlich gefunden.
Im
Jahre
1930 stieß man bei der Untersuchung des Beta-minus-Zerfalls, bei dem ein Elektron emittiert wird, auf ein Problem: Aufgrund der Energieerhaltung
müsste das emittierte Elektron eine
feste Energie besitzen.
Man stellte für das Elektron aber eine
kontinuierliche Energieverteilung fest. Zur Rettung der Energieerhaltung führte W. Pauli ein elektrisch ungeladenes Teilchen ein, das die Rolle des Trägers der fehlenden Energie hatte und somit die offensichtliche "Energielücke" schloss.
Enrico Fermi gab ihm
1933
den Namen
Neutrino ("kleines neutrales Teilchen", siehe Abbildung links). Heute wissen wir, dass es sich beim
Beta-minus-Zerfall um das Elektron-
Anti neutrino handelt. Es dauerte
bis
1959, als Cowan und Reines den experimentellen Beweis für
die Existenz von Neutrinos erbringen
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konnten.
In den späten 50er und
frühen 60er Jahren führte die
scheinbare Verletzung der Erhaltung der
Anzahl der Leptonen bei einer Teilchenreaktion - zur Aufteilung der Neutrinos
in zwei Arten, das
Elektron-Neutrino
und das
Müon-Neutrino.
Das
schwerste Lepton, das
Tauon
und sein
Tauon-Neutrino wurden
erst
Ende der 70er
Jahre entdeckt.
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