Leptonen
im Standard-Modell -
Die fundamentalen Eigenschaften
Wie wir bereits in der Gesamtübersicht gesehen haben, kann man auch die
Leptonen in drei
Generationen einordnen. Eine andere Unterscheidung kann man treffen, wenn man sie in geladene Leptonen (Elektron, Müon und
|
Tauon) und ungeladene Leptonen (die drei Neutrinos) aufteilt.
Um eine bessere Vorstellung von den Leptonen zu bekommen, betrachten wir zunächst
ihre fundamentalen Eigenschaften.
|
|
1.
Elektrische Ladung
Sowohl Elektron als auch Müon und Tauon tragen eine negative Elementarladung
(e
-,
m
-,
t
-
).
|
Die drei Neutrinos sind ungeladen! Das ist ein Grund dafür, dass sie nur
sehr schwer nachzuweisen sind, da sie
nur schwach
wechselwirken.
|
|
2.
Die Masse
Die Massenunterschiede zwischen den Leptonen sind enorm. Das Tauon ist ca.
3500-mal schwerer als das Elektron!
Ob Neutrinos überhaupt eine Masse besitzen ist eine der wichtigsten Fragen,
die die Teilchenphysiker in vielen
|
modernen Experimenten versuchen zu klären. Mit Sicherheit kann man im Augenblick nur sagen, dass, wenn sie eine Masse
besitzen, diese sehr klein ist. Mehr zum Thema
Neutrinomasse folgt auf
der nächsten Seite.
|
|
3.
Wechselwirkungen und Neutrino-Nachweis
Elektronen, Müonen und Tauonen nehmen an der elektromagnetischen und schwachen
Wechselwirkung sowie der Gravitation teil. Sie können
nicht stark wechselwirken, deshalb zählen sie natürlich nicht zu den
Hadronen.
Die
ungeladenen Neutrinos können dagegen
nur schwach wechselwirken. Das hat leider zur Folge, dass Neutrinos nur höchst selten mit "irgendetwas" wechselwirken, so dass z.B. Neutrinos von der Sonne problemlos millionenfach
|
die Erde durchqueren können, ohne irgendwo "anzuecken". Um sie nachzuweisen, sucht man nach Spuren oder Teilchen, die bei Stößen zwischen einem Neutrino und einem anderen Stoßpartner entstanden sind. Die Folgen für Nachweisexperimente sind, dass man sehr viele Neutrinos erzeugen muss sehr massereiche, große Detektoren braucht und sehr lange messen muss. Wir kommen auf der nächsten Seite noch einmal genauer
auf diese Experimente zu sprechen.
|
|
In folgender Tabelle sind die wichtigsten Leptonen-Eigenschaften
zusammengefasst:
Name
|
Generation
|
Symbol
|
Ruhemasse in
MeV/c
2
|
elektrische
Ladung in e
|
Lebensdauer
|
häufigste
Zerfälle
|
Elektron-Neutrino
Elektron
|
I.
|
n
e
e
|
<
15
.
10
-6
0,511
|
0
-1
|
¥
¥
|
---
---
|
Müon-Neutrino
Müon
|
II.
|
n
m
m
|
<
0,17
105,7
|
0
-1
|
¥
2,197
.
10
-6
s
|
---
e
n
m
n
e
|
Tauon-Neutrino
Tauon
|
III.
|
n
t
t
|
<
24
1777
|
0
-1
|
¥
3,05
.
10
-13
s
|
---
mn
t
n
m
,
e
n
t
n
e
|
|