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Meson

Unter Mesonen werden in der Literatur teils nur die aus einem Quark und einem Antiquark aufgebauten Bosonen verstanden, teils alle Bosonen mit starker Wechselwirkung. Im letzteren Fall würden auch die hypothetischen Glueballs und Tetraquarks zu den Mesonen zählen, die dann auch als exotische Mesonen bezeichnet werden.

Das Quarkmodell erlaubt eine konsistente Beschreibung aller beobachteten Mesonen als Bindungszustand eines Quarks mit dem Antiteilchen eines Quarks (Antiquark). Als zusammengesetzte Teilchen sind Mesonen somit keine fundamentalen Elementarteilchen.

Mesonen haben einen ganzzahligen (Gesamt-)Spin, die leichtesten J=0 (skalare oder pseudoskalare Mesonen) oder J=1 (Vektormesonen oder Pseudovektor-Mesonen). Dies lässt sich im Quarkmodell damit erklären, dass die beiden Quarks, die ein Meson bilden, jeweils einen Spin von 1/2 haben und ihre Spins antiparallel oder parallel stehen können. Zusätzlich können Mesonen auch innere Anregungszustände besitzen, die durch einen Bahndrehimpuls > 0 beschrieben werden, sowie radiale Anregungen. Hierdurch steigt ihre Energie an, so dass sie andere Eigenschaften (Spin, Zerfallsprodukte, …) als die Mesonen im Grundzustand besitzen.

Alle Mesonen sind instabil. Sie zerfallen in leichtere Hadronen (meist andere, leichtere Mesonen) und/oder in Leptonen. Mesonen ohne Ladung und Flavor-Quantenzahlen können auch elektromagnetisch in Photonen zerfallen.

Spin und Parität

Typen von Mesonen
JPC J P C S L
Pseudoskalares Meson 0−+ 0 + 0 0
Vektor-Meson 1−− 1 1
Skalar-Meson 0++ 0 + + 1 1
Pseudovektor-Meson 1+− 1 + 0
1++ 1 + + 1
Tensor-Meson 2++ 2 + + 1
weitere >1

Beobachtbare Quantenzahlen der Mesonen sind (neben Flavour und Isospin):

Erklären lassen sich diese Quantenzahlen aus Spin und Bahndrehimpuls von Quark und Antiquark:

  • Der Bahndrehimpuls kann alle ganzzahligen Werte annehmen: L = 0, 1, 2, …
  • Die Quarkspins s = ½ koppeln zum Gesamtspin S = 0 oder S = 1
  • Für den Gesamtdrehimpuls J gilt aufgrund der Spin-Bahn-Kopplung dann
    • J = L für S = 0
    • J = 1 für S = 1 und L = 0
    • J = L − 1, L, L + 1 für S = 1 und L > 0
  • Für die Parität gilt, da die Quarks als Fermion und Antifermion entgegengesetzte intrinsische Paritäten besitzen: P = (−1)L+1
  • Für die Ladungskonjugation gilt: C = (−1)L+S.

Die folgenden Kombinationen sind damit nicht realisiert: JPC = 0−−, (ungerades J)−+, (gerades J)+−. Sollte man „exotische Mesonen“ mit solchen Quantenzahlen entdecken, so müssten sie anders zusammengesetzt sein (Tetraquarks, Glueballs, …).

Pseudoskalare Mesonen (JP=0) aus leichten Quarks
Vektormesonen (JP=1) aus leichten Quarks

Da es sechs verschiedene Quark-Flavours gibt, kann man 6 × 6 = 36 unterschiedliche Flavour-Antiflavour-Kombinationen erwarten (wenn man Meson und Antimeson jeweils nur insgesamt einmal zählt). Daraus ergeben sich theoretisch jeweils 36 Mesonen für jede Kombination aus Spin-Orientierung (parallel, antiparallel), Bahndrehimpuls und radialer Anregung.

In der Praxis ergeben sich deutliche Einschränkungen: Mesonzustände mit höherer Energie sind schwerer zu erzeugen, kurzlebiger und schwieriger spektroskopisch zu trennen. Daher ist die Zahl bekannter Mesonen beschränkt.

Verkompliziert wird dieses Bild durch die Quantenmechanik. Die drei leichteren Quarks u, d und s unterscheiden sich in ihren Massen nicht allzu sehr. Daher bilden sie in bestimmten Fällen Überlagerungszustände mehrerer Quark-Antiquark-Paare: das neutrale Pion (π-Meson) etwa ist eine Mischung aus einem uu- mit einem dd-Zustand (Antiquarks sind überstrichen). Die 3 × 3 = 9 Mesonen aus den drei leichteren Quarks müssen daher in ihrer Gesamtheit behandelt werden. Betrachtet man die niedrigsten Zustände (Bahndrehimpuls L = 0; keine radiale Anregung), so bilden sich je nach Gesamtspin Nonetts aus pseudoskalaren Mesonen (JP = 0) und Vektormesonen (JP = 1). Jeweils drei dieser Mesonen haben Ladung Q = 0 und Strangeness S = 0 und sind quantenmechanische Mischungen aus uu, dd und ss.

Bei höheren Energien treten weitere Mesonen auf, die sich als höher angeregte Quark-Antiquark-Zustände deuten lassen. Die Zuordnung ist allerdings nicht immer einfach und eindeutig, zumal auch hier wieder quantenmechanische Mischungen auftreten können.

Die Massen der schweren c- und b-Quarks unterscheiden sich deutlich von denen der u-, d- und s-Quarks und untereinander, daher kann man hier die Mesonen getrennt betrachten. Das t-Quark wiederum ist extrem schwer und zerfällt, bevor es gebundene Zustände mit anderen Quarks bilden kann.

Hideki Yukawa

Ausgehend von beobachteten Eigenschaften der Atomkerne postulierte Hideki Yukawa im Jahre 1935 eine Teilchenart, die die Anziehung zwischen Protonen und Neutronen im Atomkern vermitteln sollte. Diese Yukawa-Wechselwirkung führt auf ein anziehendes Yukawa-Potential, das von der Masse des Austauschteilchens abhängt. Weil die vorhergesagte Masse zwischen den Massen des Elektrons und des Protons lag, benannte er es nach dem griechischen Wortμέσος mésos ‚mitten‘, ‚in der Mitte‘, ‚mittlerer‘. Nach der Entdeckung des ersten Mesons, des Pions, im Jahre 1947 durch Cecil Powell wurde Yukawa im Jahre 1949 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Das schon vorher entdeckte Myon, dessen Masse ebenfalls zwischen Elektronen- und Protonenmasse liegt, war zunächst für das Yukawa-Teilchen gehalten worden und wurde My-Meson genannt. Spätere Experimente zeigten jedoch, dass das Myon nicht der starken Wechselwirkung unterliegt. Erst allmählich wandelte sich die Wortbedeutung von Meson in die heutige, oben angegebene Definition.

In den folgenden Jahrzehnten wurden weitere Mesonen entdeckt, deren Massen teilweise auch oberhalb der des Protons liegen. Ihre Namensgebung blieb unsystematisch, bis eine umfassende Theorie (Quarkmodell, Quantenchromodynamik) formuliert wurde, die die Beziehungen zwischen den Mesonen erklärt. Im Folgenden werden die seit 1988 gebräuchlichen Namen verwendet.

Mesonen ohne Flavour-Quantenzahl

Mesonen ohne Flavour-Quantenzahl bestehen entweder nur aus u- und d-Quarks oder sind Zustände aus einem Quark und dessen eigenem Antiquark, ein sogenanntes Quarkonium (ss, cc, bb). Damit Isospin-Tripletts einheitliche Namen bekommen, gelten auch die geladenen Mesonen aus leichten Quarks (ud, du) als „ohne Flavour-Quantenzahl“ im Sinne dieser Nomenklatur. Das Benennungsschema wurde im Jahr 1986 in dieser Form festgelegt.

Ende 2017 wurde das Benennungsschema erweitert, um auch exotische Mesonen, wie zum Beispiel Tetraquark oder Gluonium-Zustände, benennen zu können. Das Schema orientiert sich bei der Benennung vorrangig an den Quantenzahlen (J, P, C und I). Somit können auch Teilchen genau bezeichnet werden, wenn deren innere Struktur noch nicht bekannt oder noch nicht genau erforscht ist. Für die Isospin-1-Zustände mit versteckten Charm- oder Bottom-Flavour wurden neue Symbole (Π, R, W, Z) definiert. Die Existenz der Zustände Π und W konnte bisher allerdings noch nicht nachgewiesen werden. Da das Top-Quark so schwer ist, dass es zu schnell zerfällt, um gebundene Zustände zu bilden, wird für Strukturen wie tt kein eigener Name mehr zugewiesen.

Die Benennung ist wie folgt:

JPC 2S+1LJ Isospin = 1 Isospin = 0 Isospin = 1
ud, du,
(uu−dd)
Mischung aus
(uu+dd) mit ss
cc bb cc bb
1−−, 2−−, 3−−, … 3(L gerade)J ρ ω, φ ψ2) Υ Rc Rb1)
0−+, 2−+, 4−+, … 1(L gerade)J π η, η' ηc ηb Πc1) Πb1)
0++, 1++, 2++, … 3(L ungerade)J a f, f' χc χb Wc1) Wb1)
1+−, 3+−, 5+−, … 1(L ungerade)J b h, h’ hc hb Zc Zb
1) hypothetisch bzw. bisher nicht entdeckt
2) Der 1− −-Grundzustand von cc heißt aus historischen Gründen nicht ψ, sondern J/ψ.
  • Zur Unterscheidung von Mesonen mit gleichen Quantenzahlen wird die Masse in MeV/c2 in Klammern hinter das Symbol gesetzt.
  • Für die aus leichten Quarks (d, u, s) gebildeten Mesonen wird der Spin J als unterer Index angegeben, ausgenommen bei pseudoskalaren und Vektormesonen, z. B. a0(980).
  • Für die aus schweren Quarks (c, b) gebildeten Quarkonia wird, sofern bekannt, die spektroskopische Bezeichnung angegeben – z. B. ψ(2S), sowie J als weiterer Index – z. B. χc1(1P). (Näheres siehe Quarkonium.) Ansonsten wird auch hier die Masse angegeben – z. B. ψ(3770).
  • Beim niedrigsten Zustand kann man die Angaben zu Masse bzw. spektroskopischem Zustand weglassen – also φ = φ(1020) und ηc = ηc(1S).
  • Bei unbekannten Quantenzahlen benutzt man das Symbol X.

Mesonen mit Flavour-Quantenzahl

Mesonen mit Flavour-Quantenzahl sind Quark-Antiquark-Kombinationen, bei denen das eine (Anti-)Quark ein s, c oder b ist und das andere nicht dessen Antiteilchen ist. Zustände mit Top-Quark sind im Benennungsschema nicht mehr vorgesehen.

Für diese Mesonen gilt folgende Nomenklatur:

Antiquark →
Quark ↓
down up strange charm bottom
down (*) (*) K0 D B0
up (*) (*) K+ D0 B+
strange K0 K (*) Ds Bs0
charm D+ D0 Ds+ (*) Bc+
bottom B0 B Bs0 Bc (*)

Mesonen sind grün, Antimesonen gelb hinterlegt

(*) Weiß hinterlegt sind die qq-Kombinationen, deren Nomenklatur den Regeln für Mesonen ohne Flavour folgt.
  • Der Kennbuchstabe des Mesons richtet sich nach dem schwereren (Anti-)Quark: Je nachdem dieses ein s, c oder b ist, heißt das Meson K, D oder B.
  • Wenn das leichtere (Anti-)Quark kein u oder d ist, gibt man es zusätzlich als unteren Index an. Beispiel: Die Kombination cs ist ein Ds-Meson.
  • Die elektrische Ladung Q wird als oberer Index angegeben.
  • Wenn das schwerere (Anti-)Quark positiv geladen ist (also eins, c oderb ist), handelt es sich konventionsgemäß um ein Meson; anderenfalls (also wenn das schwerere (Anti-)Quark ein s,c oder b ist) um ein Antimeson. Beispiel: das K0 hat die Zusammensetzungsd; dasK0 die Zusammensetzung sd. Elektrisch neutrale Antimesonen werden mit einem Querstrich gekennzeichnet; bei den elektrisch geladenen ist dies nicht erforderlich, da nach dieser Konvention positiv geladene qq-Kombinationen immer Mesonen und negativ geladene qq-Kombinationen immer Antimesonen sind.
  • Mesonen mit geradzahligem Gesamtspin und positiver Parität (JP = 0+, 2+, …) oder ungeradzahligem Gesamtspin und negativer Parität (JP = 1, 3, …) werden zusätzlich mit einem * bezeichnet. Bei diesen Mesonen stehen die Spins beider Quarks parallel.
  • Zur weiteren Unterscheidung wird die Masse (in MeV/c2) in Klammern angegeben. Bei den leichtesten Mesonen (Grundzustand) kann dies entfallen.
Hauptartikel: Liste der Mesonen

Derzeit (Particle Data Group, Zusammenstellung von 2019) sind 139 Mesonen bekannt; für weitere 74 Mesonen gibt es Indizien (We do not regard the other entries as established). Die folgende Liste gibt eine Auswahl der wichtigsten Mesonen (langlebige, Grundzustände):

Name Symbol Quarks Masse
(MeV/c²)
Lebensdauer
(s)
Pseudoskalare Mesonen aus d-, u- und s-Quarks
Pion π+, π ud,ud 0139,6 2,6·10−80
Pion π0 (uu − dd) 0135,0 8,5·10−17
Kaon K+, K us, su 0493,7 1,2·10−80
Kaon K0,K0 ds, sd 0497,6 KS1): 9,0·10−11
KL: 5,1·10−80
η-Meson η (uu + dd − 2 ss) 0547,9 5·10−19
η′-Meson η′ (uu + dd + ss) 0957,8 3·10−21
Vektormesonen aus d-, u- und s-Quarks
ρ-Meson ρ+, ρ ud,ud 0770 4·10−24
ρ-Meson ρ0 (uu − dd) 0775,5 4·10−24
Kaon K*+, K*− us, su 0891,8 1,3·10−23
Kaon K*0,K*0 ds, sd 0895,6 1,3·10−23
ω-Meson ω (uu + dd) 0782,6 7·10−23
φ-Meson φ ss 1019,5 2·10−22
Mesonen mit c- und/oder b-Quarks
D-Meson D+, D cd,cd 1869,6 10,4·10−13
D-Meson D0,D0 cu,cu 1864,8 4,1·10−13
Ds-Meson Ds+, Ds cs,cs 1968,3 5,0·10−13
J/ψ-Meson J/ψ cc 3096,9 8·10−19
B-Meson B+, B ub,ub 5279,3 1,6·10−12
B-Meson B0,B0 bd, bd 5279,6 1,5·10−12
Υ-Meson Υ bb 9460,3 1,3·10−20

Antiquarks und Antiteilchen sindüberstrichen dargestellt.

1) KS und KL sind quantenmechanische Mischungen von K0 undK0 – siehe Kaon.
Wiktionary: Meson – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
  • Messwerte von Elementarteilchen (englisch)
  1. W. E. Burcham, M. Jobes (1995)
  2. Hideki Yukawa: On the Interaction of Elementary Particles. I. In: Proc. Phys.-Math. Soc. Japan.Band17, 1935,S.48–57.
  3. Wilhelm Gemoll: Griechisch-Deutsches Schul- und Handwörterbuch. München/Wien 1965.
  4. C. M. G. Lattes, H. Muirhead, G. P. S. Occhialini, C. F. Powell: Processes Involving Charged Mesons. In: Nature.Band159, 1947,S.694–697, doi:.
  5. Particle Data Group: (PDF; 86 KB) Abgerufen am 17. Februar 2018 (englisch).
  6. M. Tanabashi u. a. (Particle Data Group): Phys. Rev. D 98, 030001 (2018) und 2019 Update (cutoff: 15. Jan 2019)

Meson
meson, instabile, subatomare, teilchen, sprache, beobachten, bearbeiten, dieser, artikel, beschreibt, physik, software, siehe, build, griechisch, τὸ, μέσον, méson, mittlere, sind, instabile, subatomare, teilchen, aufgebaut, einem, quark, antiquark, paar, bilde. Meson instabile subatomare Teilchen Sprache Beobachten Bearbeiten Dieser Artikel beschreibt Mesonen in der Physik Zu der Software siehe Mesonbuild Mesonen von griechisch tὸ meson to meson das Mittlere sind instabile subatomare Teilchen Aufgebaut aus einem Quark Antiquark Paar bilden sie eine der zwei Gruppen von Hadronen Von der zweiten Hadronengruppe den Baryonen unterscheiden sich Mesonen durch ihren ganzzahligen Spin sie sind somit Bosonen Der Name Meson wurde wegen der mittelschweren Masse des zuerst entdeckten Mesons des Pions zwischen Elektron und Proton gewahlt Mesonen entstehen in hochenergetischen Teilchenkollisionen z B in der kosmischen Strahlung oder in Experimenten der Hochenergiephysik und zerfallen in Sekundenbruchteilen Sie werden nach der Art der enthaltenen Quarks ihrem Spin und ihrer Paritat klassifiziert Mittels ihrer Quarks nehmen Mesonen an der starken und schwachen Wechselwirkung sowie der Gravitation teil elektrisch geladene Mesonen unterliegen zusatzlich der elektromagnetischen Wechselwirkung Inhaltsverzeichnis 1 Definition 2 Eigenschaften 2 1 Spin und Paritat 3 Multipletts 4 Namensgebung 4 1 Mesonen ohne Flavour Quantenzahl 4 2 Mesonen mit Flavour Quantenzahl 5 Liste einiger Mesonen 6 Weblinks 7 EinzelnachweiseDefinition BearbeitenUnter Mesonen werden in der Literatur teils nur die aus einem Quark und einem Antiquark aufgebauten Bosonen verstanden teils alle Bosonen mit starker Wechselwirkung Im letzteren Fall wurden auch die hypothetischen Glueballs und Tetraquarks zu den Mesonen zahlen die dann auch als exotische Mesonen bezeichnet werden Eigenschaften BearbeitenDas Quarkmodell erlaubt eine konsistente Beschreibung aller beobachteten Mesonen als Bindungszustand eines Quarks mit dem Antiteilchen eines Quarks Antiquark Als zusammengesetzte Teilchen sind Mesonen somit keine fundamentalen Elementarteilchen Mesonen haben einen ganzzahligen Gesamt Spin die leichtesten J 0 skalare oder pseudoskalare Mesonen oder J 1 Vektormesonen oder Pseudovektor Mesonen Dies lasst sich im Quarkmodell damit erklaren dass die beiden Quarks die ein Meson bilden jeweils einen Spin von 1 2 haben und ihre Spins antiparallel oder parallel stehen konnen Zusatzlich konnen Mesonen auch innere Anregungszustande besitzen die durch einen Bahndrehimpuls gt 0 beschrieben werden sowie radiale Anregungen Hierdurch steigt ihre Energie an so dass sie andere Eigenschaften Spin Zerfallsprodukte als die Mesonen im Grundzustand besitzen Alle Mesonen sind instabil Sie zerfallen in leichtere Hadronen meist andere leichtere Mesonen und oder in Leptonen Mesonen ohne Ladung und Flavor Quantenzahlen konnen auch elektromagnetisch in Photonen zerfallen Spin und Paritat Bearbeiten Typen von Mesonen 1 JPC J P C S LPseudoskalares Meson 0 0 0 0Vektor Meson 1 1 1Skalar Meson 0 0 1 1Pseudovektor Meson 1 1 01 1 1Tensor Meson 2 2 1weitere gt 1 Beobachtbare Quantenzahlen der Mesonen sind neben Flavour und Isospin der Gesamtdrehimpuls Spin J die Paritat P die Ladungskonjugation C definiert nur fur Mesonen ohne Ladung und Flavour Erklaren lassen sich diese Quantenzahlen aus Spin und Bahndrehimpuls von Quark und Antiquark Der Bahndrehimpuls kann alle ganzzahligen Werte annehmen L 0 1 2 Die Quarkspins s koppeln zum Gesamtspin S 0 oder S 1 Fur den Gesamtdrehimpuls J gilt aufgrund der Spin Bahn Kopplung dann J L fur S 0 J 1 fur S 1 und L 0 J L 1 L L 1 fur S 1 und L gt 0 Fur die Paritat gilt da die Quarks als Fermion und Antifermion entgegengesetzte intrinsische Paritaten besitzen P 1 L 1 Fur die Ladungskonjugation gilt C 1 L S Die folgenden Kombinationen sind damit nicht realisiert JPC 0 ungerades J gerades J Sollte man exotische Mesonen mit solchen Quantenzahlen entdecken so mussten sie anders zusammengesetzt sein Tetraquarks Glueballs Multipletts Bearbeiten Pseudoskalare Mesonen JP 0 aus leichten Quarks Vektormesonen JP 1 aus leichten Quarks Da es sechs verschiedene Quark Flavours gibt kann man 6 6 36 unterschiedliche Flavour Antiflavour Kombinationen erwarten wenn man Meson und Antimeson jeweils nur insgesamt einmal zahlt Daraus ergeben sich theoretisch jeweils 36 Mesonen fur jede Kombination aus Spin Orientierung parallel antiparallel Bahndrehimpuls und radialer Anregung In der Praxis ergeben sich deutliche Einschrankungen Mesonzustande mit hoherer Energie sind schwerer zu erzeugen kurzlebiger und schwieriger spektroskopisch zu trennen Daher ist die Zahl bekannter Mesonen beschrankt Verkompliziert wird dieses Bild durch die Quantenmechanik Die drei leichteren Quarks u d und s unterscheiden sich in ihren Massen nicht allzu sehr Daher bilden sie in bestimmten Fallen Uberlagerungszustande mehrerer Quark Antiquark Paare das neutrale Pion p Meson etwa ist eine Mischung aus einem uu mit einem dd Zustand Antiquarks sind uberstrichen Die 3 3 9 Mesonen aus den drei leichteren Quarks mussen daher in ihrer Gesamtheit behandelt werden Betrachtet man die niedrigsten Zustande Bahndrehimpuls L 0 keine radiale Anregung so bilden sich je nach Gesamtspin Nonetts aus pseudoskalaren Mesonen JP 0 und Vektormesonen JP 1 Jeweils drei dieser Mesonen haben Ladung Q 0 und Strangeness S 0 und sind quantenmechanische Mischungen aus uu dd und ss Bei hoheren Energien treten weitere Mesonen auf die sich als hoher angeregte Quark Antiquark Zustande deuten lassen Die Zuordnung ist allerdings nicht immer einfach und eindeutig zumal auch hier wieder quantenmechanische Mischungen auftreten konnen Die Massen der schweren c und b Quarks unterscheiden sich deutlich von denen der u d und s Quarks und untereinander daher kann man hier die Mesonen getrennt betrachten Das t Quark wiederum ist extrem schwer und zerfallt bevor es gebundene Zustande mit anderen Quarks bilden kann Namensgebung Bearbeiten Hideki Yukawa Ausgehend von beobachteten Eigenschaften der Atomkerne postulierte Hideki Yukawa im Jahre 1935 eine Teilchenart die die Anziehung zwischen Protonen und Neutronen im Atomkern vermitteln sollte 2 Diese Yukawa Wechselwirkung fuhrt auf ein anziehendes Yukawa Potential das von der Masse des Austauschteilchens abhangt Weil die vorhergesagte Masse zwischen den Massen des Elektrons und des Protons lag benannte er es nach dem griechischen Wort mesos mesos mitten in der Mitte mittlerer 3 Nach der Entdeckung des ersten Mesons des Pions im Jahre 1947 durch Cecil Powell 4 wurde Yukawa im Jahre 1949 mit dem Nobelpreis fur Physik ausgezeichnet Das schon vorher entdeckte Myon dessen Masse ebenfalls zwischen Elektronen und Protonenmasse liegt war zunachst fur das Yukawa Teilchen gehalten worden und wurde My Meson genannt Spatere Experimente zeigten jedoch dass das Myon nicht der starken Wechselwirkung unterliegt Erst allmahlich wandelte sich die Wortbedeutung von Meson in die heutige oben angegebene Definition In den folgenden Jahrzehnten wurden weitere Mesonen entdeckt deren Massen teilweise auch oberhalb der des Protons liegen Ihre Namensgebung blieb unsystematisch bis eine umfassende Theorie Quarkmodell Quantenchromodynamik formuliert wurde die die Beziehungen zwischen den Mesonen erklart Im Folgenden werden die seit 1988 gebrauchlichen Namen verwendet Mesonen ohne Flavour Quantenzahl Bearbeiten Mesonen ohne Flavour Quantenzahl bestehen entweder nur aus u und d Quarks oder sind Zustande aus einem Quark und dessen eigenem Antiquark ein sogenanntes Quarkonium ss cc bb Damit Isospin Tripletts einheitliche Namen bekommen gelten auch die geladenen Mesonen aus leichten Quarks ud du als ohne Flavour Quantenzahl im Sinne dieser Nomenklatur Das Benennungsschema wurde im Jahr 1986 in dieser Form festgelegt Ende 2017 wurde das Benennungsschema erweitert 5 um auch exotische Mesonen wie zum Beispiel Tetraquark oder Gluonium Zustande benennen zu konnen Das Schema orientiert sich bei der Benennung vorrangig an den Quantenzahlen J P C und I Somit konnen auch Teilchen genau bezeichnet werden wenn deren innere Struktur noch nicht bekannt oder noch nicht genau erforscht ist Fur die Isospin 1 Zustande mit versteckten Charm oder Bottom Flavour wurden neue Symbole P R W Z definiert Die Existenz der Zustande P und W konnte bisher allerdings noch nicht nachgewiesen werden Da das Top Quark so schwer ist dass es zu schnell zerfallt um gebundene Zustande zu bilden wird fur Strukturen wie tt kein eigener Name mehr zugewiesen Die Benennung ist wie folgt JPC 2S 1LJ Isospin 1 Isospin 0 Isospin 1ud du uu dd Mischung aus uu dd mit ss cc bb cc bb1 2 3 3 L gerade J r w f ps2 Y Rc Rb1 0 2 4 1 L gerade J p h h hc hb Pc1 Pb1 0 1 2 3 L ungerade J a f f xc xb Wc1 Wb1 1 3 5 1 L ungerade J b h h hc hb Zc Zb 1 hypothetisch bzw bisher nicht entdeckt 2 Der 1 Grundzustand von cc heisst aus historischen Grunden nicht ps sondern J ps Zur Unterscheidung von Mesonen mit gleichen Quantenzahlen wird die Masse in MeV c2 in Klammern hinter das Symbol gesetzt Fur die aus leichten Quarks d u s gebildeten Mesonen wird der Spin J als unterer Index angegeben ausgenommen bei pseudoskalaren und Vektormesonen z B a0 980 Fur die aus schweren Quarks c b gebildeten Quarkonia wird sofern bekannt die spektroskopische Bezeichnung angegeben z B ps 2S sowie J als weiterer Index z B xc1 1P Naheres siehe Quarkonium Ansonsten wird auch hier die Masse angegeben z B ps 3770 Beim niedrigsten Zustand kann man die Angaben zu Masse bzw spektroskopischem Zustand weglassen also f f 1020 und hc hc 1S Bei unbekannten Quantenzahlen benutzt man das Symbol X Mesonen mit Flavour Quantenzahl Bearbeiten Mesonen mit Flavour Quantenzahl sind Quark Antiquark Kombinationen bei denen das eine Anti Quark ein s c oder b ist und das andere nicht dessen Antiteilchen ist Zustande mit Top Quark sind im Benennungsschema nicht mehr vorgesehen Fur diese Mesonen gilt folgende Nomenklatur Antiquark Quark down up strange charm bottomdown K0 D B0up K D 0 B strange K 0 K Ds Bs0charm D D0 Ds Bc bottom B 0 B B s0 Bc Mesonen sind grun Antimesonen gelb hinterlegt Weiss hinterlegt sind die qq Kombinationen deren Nomenklatur den Regeln fur Mesonen ohne Flavour folgt Der Kennbuchstabe des Mesons richtet sich nach dem schwereren Anti Quark Je nachdem dieses ein s c oder b ist heisst das Meson K D oder B Wenn das leichtere Anti Quark kein u oder d ist gibt man es zusatzlich als unteren Index an Beispiel Die Kombination cs ist ein Ds Meson Die elektrische Ladung Q wird als oberer Index angegeben Wenn das schwerere Anti Quark positiv geladen ist also ein s c oder b ist handelt es sich konventionsgemass um ein Meson anderenfalls also wenn das schwerere Anti Quark ein s c oder b ist um ein Antimeson Beispiel das K0 hat die Zusammensetzung s d das K 0 die Zusammensetzung sd Elektrisch neutrale Antimesonen werden mit einem Querstrich gekennzeichnet bei den elektrisch geladenen ist dies nicht erforderlich da nach dieser Konvention positiv geladene qq Kombinationen immer Mesonen und negativ geladene qq Kombinationen immer Antimesonen sind Mesonen mit geradzahligem Gesamtspin und positiver Paritat JP 0 2 oder ungeradzahligem Gesamtspin und negativer Paritat JP 1 3 werden zusatzlich mit einem bezeichnet Bei diesen Mesonen stehen die Spins beider Quarks parallel Zur weiteren Unterscheidung wird die Masse in MeV c2 in Klammern angegeben Bei den leichtesten Mesonen Grundzustand kann dies entfallen Liste einiger Mesonen Bearbeiten Hauptartikel Liste der Mesonen Derzeit Particle Data Group Zusammenstellung von 2019 sind 139 Mesonen bekannt fur weitere 74 Mesonen gibt es Indizien We do not regard the other entries as established 6 Die folgende Liste gibt eine Auswahl der wichtigsten Mesonen langlebige Grundzustande Name Symbol Quarks Masse MeV c Lebensdauer s Pseudoskalare Mesonen aus d u und s QuarksPion p p ud u d 0 139 6 2 6 10 80Pion p0 uu dd 0 135 0 8 5 10 17Kaon K K us su 0 493 7 1 2 10 80Kaon K0 K 0 ds sd 0 497 6 KS1 9 0 10 11 KL 5 1 10 80h Meson h uu dd 2 ss 0 547 9 5 10 19h Meson h uu dd ss 0 957 8 3 10 21Vektormesonen aus d u und s Quarksr Meson r r ud u d 0 770 4 10 24r Meson r0 uu dd 0 775 5 4 10 24Kaon K K us su 0 891 8 1 3 10 23Kaon K 0 K 0 ds sd 0 895 6 1 3 10 23w Meson w uu dd 0 782 6 7 10 23f Meson f ss 1019 5 2 10 22Mesonen mit c und oder b QuarksD Meson D D cd c d 1869 6 10 4 10 13D Meson D0 D 0 cu c u 1864 8 4 1 10 13Ds Meson Ds Ds cs c s 1968 3 5 0 10 13J ps Meson J ps cc 3096 9 8 10 19B Meson B B ub u b 5279 3 1 6 10 12B Meson B0 B 0 b d bd 5279 6 1 5 10 12Y Meson Y bb 9460 3 1 3 10 20 Antiquarks und Antiteilchen sind uberstrichen dargestellt 1 KS und KL sind quantenmechanische Mischungen von K0 und K 0 siehe Kaon Weblinks Bearbeiten Wiktionary Meson Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Particle Data Group Messwerte von Elementarteilchen englisch Einzelnachweise Bearbeiten W E Burcham M Jobes 1995 Hideki Yukawa On the Interaction of Elementary Particles I In Proc Phys Math Soc Japan Band 17 1935 S 48 57 Wilhelm Gemoll Griechisch Deutsches Schul und Handworterbuch Munchen Wien 1965 C M G Lattes H Muirhead G P S Occhialini C F Powell Processes Involving Charged Mesons In Nature Band 159 1947 S 694 697 doi 10 1038 159694a0 Particle Data Group Naming scheme for hadrons Revised in 2017 PDF 86 KB Abgerufen am 17 Februar 2018 englisch M Tanabashi u a Particle Data Group Phys Rev D 98 030001 2018 und 2019 Update cutoff 15 Jan 2019 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Meson amp oldid 214115794, wikipedia, wiki, deutsches

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