Die
Quarks im Standard-Modell -
Quark-Kombinationen
- die Hadronen
Wir wissen, dass alle Teilchen, die aus Quarks aufgebaut sind, gleichzeitig diejenigen sind, die der starken Wechselwirkung unterliegen. Man nennt
sie
Hadronen. Aus diesem Grund spricht man anstelle von der starken auch
von der
hadron
ischen Wechselwirkung.
Man
unterteilt die Hadronen in Mesonen und Baryonen.
Im wahrsten Sinne des Wortes "auf die Spur gekommen" ist man den Hadronen schon in den 30er Jahren durch Spuren, die Teilchen bei Zerfällen
auf Photoplatten, in Nebel- oder Blasenkammern hinterließen.
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Abbildung links:
CERN, Geneva |
Das s/w-Foto rechts oben zeigt Erzeugung und Zerfall eines D-Mesons in einer Wasserstoff-Blasenkammer (CERN). Darunter ist die "Auflösung" der wichtigen Spuren dargestellt (vergleiche beide Abbildungen). Ausgelöst wird die Reaktion durch ein von unten kommendes, "spurloses"
Neutrino, das mit einem Proton des Wasserstoffs reagiert:
n
+
p
à
m
-
+ p + D*
.
Das Müon
m
-
(ein Lepton!) und das Proton p fliegen nach oben davon. Das angeregte D-Meson D* zerfällt
"sofort", d.h. ohne eine Spur zu hinterlassen:
D*
à
D
0
+
p
+
.
Das Pion
p
+
fliegt auch nach rechts oben. Das D
0
zerfällt |
wiederum sofort in ein K
-
und ein
p
+,
die nach rechts
und links davonfliegen und noch weiter zerfallen.
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Dieses Beispiel soll die oft umfangreichen Aufnahmen und Auswertungen solcher Spuren aufzeigen. Hadronen, vor allem leichte Pionen, entstehen bei solchen Reaktionen oft in großer Zahl, so dass sie schon relativ früh
erkannt und aufgrund ihrer Ladung und ihres Impulses eingeordnet werden
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konnten. Wir werden im Kapitel über die Wechselwirkungen solche Reaktionen
noch genauer betrachten. Im Augenblick soll dieses Beispiel genügen.
Welche
Hadronen sind für uns wichtig?
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Alle Materie um uns herum besteht aus Atomen. Die Atome wiederum setzen sich
"nur" aus Protonen, Neutronen und Elektronen zusammen. Neutronen (
udd -Quarkkombination)
und Protonen (
uud -Quarkkombination) sind daher
für uns sicher die wichtigsten Vertreter der Hadronen. Umso
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erstaunlicher
ist es, dass zum Aufbau aller Materie nur Quarks der Flavours
up und
down und das Elektron benötigt werden. Das heißt, dass
uns im Prinzip die
erste
Generation
von Elementarteilchen vollauf genügen
würde!
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Eine Tabellenübersicht über die wichtigsten und experimentell gesicherten
Mesonen und Baryonen mit den
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wichtigsten Daten, wie Symbol, Ladung, Quarkinhalt
findet man auf diesen Seiten (Abbildungen unten anklicken):
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Zwei kurze Kontrollfragen:
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