Elementarteilchen
Elementarteilchen
Elementarteilchen sind die kleinsten bekannten Bausteine
der Materie. Ihre Eigenschaften lassen sich nicht
anschaulich beschreiben, da sie aufgrund ihrer geringen
Größe den Gesetzmäßigkeiten der Quantenmechanik
gehorchen.
18. Jahrhundert: Atome sind elementar, d.h. unteilbar.
20. Jahrhundert: Atome sind aus Elementarteilchen
aufgebaut, Entdeckung vieler instabiler Teilchen und
Antiteilchen.
Einteilung der Elementarteilchen
Eigenschaften: Masse, Ladungen, Spin
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Einteilung nach Funktion
Einteilung nach Wechselwirkungen
Einteilung nach unteilbaren und
zusammengesetzten Elementarteilchen
Einteilung nach Spin
Einteilung nach Funktion
Drei relevante Wechselwirkungen
 Starke Wechselwirkung
 Schwache Wechselwirkung
 Elektromagnetische Wechselwirkung
Vermittlung über Eichbosonen
(Gluon, Z-Bosonen, W-Bosonen, Photonen)
Einteilung nach Wechselwirkungen


Hadronen (unterliegen der starken Wechselwirkung)
Leptonen (unterliegen nicht der starken Wechselw.)
Hadronen sind z.B. Protonen und Neutronen.
Leptonen sind z.B. Elektronen, Myonen und
Neutrinos.
Unteilbare und zusammengesetzte
Elementarteilchen
Man betrachtet heute Quarks und Leptonen sowie
Eichbosonen als unteilbar. Quarks und Leptonen haben
alle einen Spin von 1/2; alle Eichbosonen besitzen
einen Spin von 1.
Zusammengesetzte Elementarteilchen entstehen aus der
Kombination dreier Quarks (Baryon) oder aus der
Kombination eines Quarks mit einem Antiquark
(Meson). Das Proton und das Neutron sind Baryonen,
das Pion und das Kaon sind Mesonen.
Einteilung nach Spin
Systeme von Elementarteilchen zeigen
unterschiedliches (statistisches) Verhalten, je
nachdem, ob sie halb- oder ganzzahligen Spin
besitzen.
Elementarteilchen mit ganzzahligem Spin
(Eichbosonen, Mesonen) werden als Bosonen
bezeichnet. Elementarteilchen mit halbzahligem
Spin (Leptonen, Baryonen) werden als
Fermionen bezeichnet.
Besondere Elementarteilchen
Gravitations- und Higgs-Bosonen werden
vermutet, konnten jedoch bisher nicht
nachgewiesen werden.
Tachyonen wurden ebenfalls noch nicht
nachgewiesen. In der Science-Fiction-Literatur
und in der Esoterik werden ihnen besondere
Kräfte und Eigenschaften unterstellt, die
natürlich auch nicht nachgewiesen sind.
Zusammenfassung
Austauschteilchen
Leptonen
Hadronen:
Mesonen
Baryonen
...sind Bosonen
...sind Fermionen
...sind Bosonen
...sind Fermionen
Zusammenfassung
Die Quantenfeldtheorien beschreiben die
Wechselwirkung der 'elementarsten' Quarks und
Leptonen durch Austauschteilchen.
Innerhalb der Quantenfeldtheorien können sich
Elementarteilchen nach bestimmten Regeln
(Erhaltung von Energie, Ladung, Spin)
ineinander umwandeln.
Elementarteilchen
© Christoph Karner
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