η-Meson
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η | |
|---|---|
| Klassifikation | |
| Boson Hadron Meson | |
| Eigenschaften<ref name="PDG">Die Angaben über die Teilcheneigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, entnommen aus: J. Beringer et al. (Particle Data Group): 2013 Review of Particle Physics. In: Physical Review D. Bd. 86, 2012, 010001 und 2013 partial update for the 2014 edition. Particle Data Group, abgerufen am 22. Mai 2018 (englisch).</ref> | |
| Wechselwirkungen | stark schwach elektromagnetisch Gravitation |
| Valenzquarks | <math>\tfrac{u\bar{u} + d\bar{d} - 2 s\bar{s |
{\sqrt{6}}</math> |quark_bild=
|ladung_e=0 |ladung_c= |masse_u= |masse_kg= |masse_me= |ruheenergie_ev= |ruheenergie_mev=547,862(18) |compton_wellenlaenge_m= |magnetisches_moment_jt= |g_faktor= |gyromagnetisches_verhaeltnis_st= |spinzahl=0 |paritaet=− |isospinzahl=0 |isospin_z=0 |lebensdauer_s=5,0(2) · 10−19 |lebensdauer_a= |lebensdauer= |zerfallsbreite_mev=0,00131(5) |bild= }}
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η′ | |
|---|---|
| Eigenschaften<ref name="PDG" /> | |
| Valenzquarks | <math>\tfrac{u\bar{u} + d\bar{d} + s\bar{s |
{\sqrt{3}}</math>
|quark_bild= |ladung_e=0 |ladung_c= |masse_u= |masse_kg= |masse_me= |ruheenergie_ev= |ruheenergie_mev=957,78(6) |compton_wellenlaenge_m= |magnetisches_moment_jt= |g_faktor= |gyromagnetisches_verhaeltnis_st= |spinzahl=0 |paritaet=− |isospinzahl=0 |isospin_z=0 |lebensdauer_s=3,32(15) · 10−21 |lebensdauer_a= |lebensdauer= |zerfallsbreite_mev=0,198(9) |bild= }} Das η-Meson (Eta-Meson) und das η′-Meson (lies: „Eta-Strich-Meson“) sind Mesonen. Sie unterliegen der starken Wechselwirkung und gehören damit zu den Hadronen.
Beschreibung
Im Quarkmodell sind η und η′ eine Mischung der drei Quark-Antiquark-Zustände uu, dd und ss der Up-, Down- und Strange-Quarks. Beide Zustände η und η′ haben eine Hyperladung <math>Y = 0</math> sowie einen Isospin <math>I = 0</math> und stehen im Multiplett der pseudoskalaren Mesonen an der gleichen Stelle wie das neutrale Pion <math>\pi^0</math>.
Die drei zueinander orthogonalen Linearkombinationen der o. g. Quark-Antiquark-Zustände werden dabei wie folgt identifiziert:
- <math>(u\bar{u} - d\bar{d}) / \sqrt{2}</math> mit dem <math>\pi^0</math>-Meson
- <math>(u\bar{u} + d\bar{d} - 2 s\bar{s}) / \sqrt{6}</math> mit <math>\eta_8</math>, einem η-Zustand im <math>SU(3)\otimes SU(\bar 3)</math>-Oktett
- <math>(u\bar{u} + d\bar{d} + s\bar{s}) / \sqrt{3}</math> mit <math>\eta_1</math>, einem η-Zustand im <math>SU(3)\otimes SU(\bar 3)</math>-Singulett.
Die physikalischen (Massen-)Zustände η und η′ ergeben sich wiederum als Linearkombinationen von η8 und η1:<ref>Reviews – Quark Model (PDF; 644 kB) aus K. Nakamura et al. (Particle Data Group): Review of Particle Physics. In: Journal of Physics G 37 (2010) 075021.</ref>
- <math>\left( \begin{array}{cc} \cos\theta_\mathrm{P} & - \sin\theta_\mathrm{P} \\ \sin\theta_\mathrm{P} & \cos\theta_\mathrm{P} \end{array}\right) \left( \begin{array}{c} \eta_8 \\ \eta_1 \end{array}\right) = \left( \begin{array}{c} \eta \\ \eta' \end{array} \right).</math>
Der so eingeführte Mischungswinkel <math>\theta_P</math> hat einen experimentellen Wert, der stark modellabhängig ist und zwischen −10° und −20° liegt. Das η-Meson entspricht demnach fast dem Oktett-Zustand η8, mit einer Beimischung von wenigen Prozent des Singulett-Zustands η1; beim η′-Meson ist es entsprechend umgekehrt:
- <math>\eta \approx \eta_8 </math>
- <math>\eta' \approx \eta_1 </math>.
Das η-Meson wurde zuerst im Jahre 1961 am Lawrence Radiation Laboratory in Pion-Deuteron-Reaktionen nachgewiesen.<ref>A. Pevsner u. a.: Evidence for a three-pion resonance near 550 Mev. In: Physical Review Letters. Bd. 7, Nr. 11, 1961, S. 421–423, doi:10.1103/PhysRevLett.7.421.</ref>
Bei den Flavours Charm und Bottomness treten ebenfalls pseudoskalare Mesonen auf, die wegen der großen Masse des c- und des b-Quarks aber nur wenig mit den leichten Quarkzuständen mischen. Das ηc und das ηb sind deshalb praktisch reine Quarkonium-Zustände cc bzw. bb.
Zerfallskanäle
Das η-Meson kann über verschiedene Kanäle zerfallen; am häufigsten sind der Zerfall in drei Pionen (π+π−π0 oder 3 π0) mit rund 55 % und der Zerfall in zwei Photonen mit 39 %. Der Zerfall in zwei Pionen ist verboten, weil er die Parität und auch die CP-Invarianz verletzen würde.
Die Hauptzerfallskanäle des η′ sind mit einem Anteil von rund 65 % der Zerfall in ein η-Meson und zwei Pionen (π+π−η oder π0π0η) und mit insgesamt 29 % der Zerfall in ρ0γ oder π+π−γ.
Literatur
- Francis Halzen, Alan Douglas Martin: Quarks and leptons: an introductory course in modern particle physics. 1. Auflage. Wiley, New York 1984, ISBN 0-471-88741-2.
Siehe auch
Einzelnachweise
<references />