Klassifikation von Teilchen

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    • Klassifikation von Teilchen

      Hallo! :)

      Als ich letztens geschaut habe, was Myonen eigentlich sind [was wahrscheinlich im Forum jeder außer mir weiß ;)], stand da etwas von Leptonen geschrieben und dass Myonen und Elektronen Leptonen sind.
      Welche Teilchen gibt es denn eigentlich alles und wie bzw. nach welchen Kriterien werden sie unterteilt? Kann ich mir das in etwa so wie die Systematik von Tieren und Pflanzen vorstellen?

      Würde mich freuen, wenn mir da jemand weiterhelfen kann!

      Liebe Grüße,
      Daniela
    • Hallo Daniela,

      im Standardmodell kennen wir verschiedene Unterteilungen, hier einmal zusammenfassend visualisiert:


      Wir haben also: Fermionen, zu denen Leptonen und Quarks zaehlen, und Austauschbosonen.
      Fermionen besitzen einen halbzahligen Spin, Bosonen einen ganzzahligen. Bosonen sind auch eher die Kuschelteilchen, wohingegen
      Fermionen es eher bevorzugen, allein zu sein.

      Die dabei zugrundeliegende Physik ist eher kompliziert, ich versuche das hier mal, etwas auf Kosten der Genauigkeit, anschaulich darzustellen:
      Stell Dir Fermionen bzw. als konkretes Beispiel, Elektronen mal als Dreiecke vor. Nun hast Du zwei davon. Wenn Du die Seite an Seite legst, ergibt sich ein Bild, so etwa <|>, packst Du noch mehr dazu, sieht es irgendwie komisch aus. Bosonen dagegen sind eher Kreise, von denen kannst Du eine Menge auf einem Haufen haben, ohne, dass es zu komisch aussieht ;)
      So etwa ist das auch tatsaechlich, gleiche Fermionen koennen nicht gleichzeitig an einer Stelle sein - <| <| sieht doch eher komisch aus, <|> passt dagegen ganz gut. Dies sorgt z.B. fuer die Stabilitaet der Materie und den Aufbau der Elektronenhuelle.

      Aus den Quarks ist nun der Atomkern aufgebaut, bestehend aus Protonen und Neutronen. Protonen bestehen aus zwei Up-Quarks und einem Down-Quark, Neutronen aus zwei Down-Quarks und einem Up-Quark. Die Leptonen kommen primaer in Form von Elektronen in der Huelle vor. Dem Atomkern ist es aber prinzipiell egal, ob da nun ein Elektron, ein Myon oder ein Tauon um ihn herumschwirrt, und es gibt tatsaechlich Experimente, die sich dies zunutze machen und die Huellenelektronen mit Myonen ersetzen, um diverse Effekte besser messen zu koennen.

      Wenn allgemein etwas aus Quarks besteht, bezeichnet man es als Hadron. Hadronen wiederum sind entweder Baryonen oder Mesonen: Baryonen bestehen aus drei Quarks, Mesonen aus zwei Quarks. Es koennte auch eventuell Mesonen mit vier Quarks geben, das ist aber momentan noch etwas ungeklaert und Gegenstand aktueller Forschung.

      Als die Teilchenphysik noch in ihren Kinderschuhen steckte, hat man Teilchen uebrigens nur nach ihrer Masse klassifiziert, daher kommen auch die Namen: 'leptos' steht im griechischen fuer 'leicht', 'mesos' fuer mittelschwer und 'barys' fuer schwer.

      So, ich hoffe, das war nicht zuviel auf einmal. Wenn Du noch weitere Fragen hast oder irgendetwas unklar ist, einfach fragen :)

      Gruesse,

      ulrik

      The post was edited 1 time, last by Ulrik Günther ().

    • Oh, wow, das ist super! Danke! Ich hoffe, ich stelle jetzt nicht zu viele Fragen auf einmal...ich bin mir nur nicht sicher, ob ich alles verstanden habe.

      1. Handelt es sich bei den Spins, um die gleichen, wie die, die in der Chemie im Orbitalmodell genutzt werden?
      2. Bedeutet z.B. Up-Quark, dass das ein Quark mit einem "Up-Spin" ist?
      3. Und kann man Myonen um einen Atomkern auch im "natürlichen Zustand" finden, d.h. wenn man nicht gerade extra die Elektronen durch Myonen in einem Experiment ersetzt und wo?
      4. Was machen denn die Austauschbosonen? Haben die eine bestimmte Funktion (carrier erinnert mich an Trägerproteine?)?
      5. Haben Baryonen und Mesonen unterschiedliche Eigenschaften, dass man sie so einteilt, obwohl beide aus Quarks (wenn auch unterschiedlicher Anzahl) bestehen? Und warum
      6. Gibt es eine Tabelle aus der man den Spin für jedes Teilchen ablesen kann? Das PSE vielleicht?
    • Nein, das sind keineswegs zuviele Fragen. Ich hab den Beitrag zwischenzeitlich nochmal geaendert, ich hoffe, das hat es jetzt nicht noch schlimmer gemacht ;) Ich wollte nur etwas verstaendlicher formulieren :D

      1.: Ja, genau darum - der Spin ist eine Eigenschaft jedes Elementarteilchens.

      2.: Nein, bedeutet es nicht. Wenn Du in das Bild oben schaust, dann siehst Du, dass es Up, Down, Strange, Charme, Top und Bottom-Quarks gibt. Diese Benennung hat mit dem Spin erst nichts zu tun. Nur mit der Kreativitaet der Physiker ;)

      3.: Bei Prozessen in der oberen Atmosphaere entstehen permanent Myonen, die auch auf der Erde nachweisbar sind. Diese Myonen koennen z.B. in einem Atom ein Elektron ersetzen. Dieser Zustand existiert dann aber nicht lange, da Myonen instabil sind und zerfallen. Genau das ist auch das Problem, wenn man mit einem solchen Zustand experimentieren will - das sollte sehr schnell gehen ;)

      4.: Austauschbosonen vermitteln Kraefte zwischen den Teilchen. Das Austauschteilchen der elektromagnetischen Wechselwirkung ist z.B. das Photon, fuer die schwache Kraft zeichnen W- und Z-Bosonen verantwortlich. Mehr Details findest Du noch in diesem Thread: Teilchenphysik interaktiv - Hunt for Higgs

      5.: Die Art der Mischung ist einfach verschieden:

      Quarks besitzen eine Farbladung. Das bedeutet nicht, dass sie tatsaechlich unterschiedliche Farben haben, sondern ist eher analog zur elektrischen Ladung zu verstehen, nur mit mehr Moeglichkeiten: Rot, Gruen und Blau.
      Wenn ich nun ein gruenes Up-Quark habe, kann ich dies nicht mit einem anderen gruenen Up-Quark kombinieren: Das liegt aber diesmal daran, dass das Fermionen sind - eines davon koennte ja Spin +1/2 haben, das andere Spin -1/2. Das Problem dabei ist, dass es nur Zustaende gibt, die farbneutral sind - das bedeutet, die teilnehmenden Farben der Quarks muessen sich zu weiss addieren.
      Wie kommen wir nun von Gruen zu Weiss, wenn wir nur noch ein Teilchen dazupacken wollen? Wir nehmen Anti-Gruen! Und haben sofort unser Meson :)
      Bei Baryonen hat man hingegen drei verschiedene Farben zur Verfuegung, die sich dann zu Weiss addieren muessen: Rot, Gruen, Blau - oder eben Anti-Rot, Anti-Gruen, Anti-Blau.

      6.: Eine solche Tabelle gibt es sicherlich, ich muss nur mal eine raussuchen, wo einem nicht erst noch die Notation auf die Fuesse faellt, wird insofern nachgereicht ;)

      Bei weiteren Fragen oder Unklarheiten einfach... fragen ;)

      Gruesse,

      ulrik
    • Also so weit ich weiß ist das Tachyon bisher nur hypothetisch und es soll sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen. Man braucht unendlich viel Energie um es auf c abzubremsen. Es hat die Masse i und erfüllt somit die Gleichung der speziellen Relativitätstheorie. Ich hoffe ich konnte idr helfen:p ich werd mich natürlich für dich weiter informieren :thumbsup: