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XXIV. Teilxen
Porträ (bearbeitet)
Fundctelle
Als tsum Ende des 18. Jarhunderts inn der Xemi di Unterceidung tsviccen Element unt Ferbindung unt das feste Massenferhältnis bei xemicen Reaktsionen erkannt vurde, begründete um di Jarhundertvende John Dalton di Forctellung des Atoms als kleinste unteilbare (ατομοσ: unteilbar) Einheit jeden xemicen Elementes. Venig cpäter erkannte Amadeo Avogadro, dass gleixe Volumina fercidener idealer Gaze di gleixe Antsal fon Molekülen (oder Atomen) enthalten. Dize Atomteori blib für file Füziker lange Tseit eine reine Arbeitshüpoteze bis für di Avogadro-Tsal auf zer fercidenen Vegen übereinctimmende Verte gefunden vurden. Zo varen di Massen unt di ungefären Apmessungen der Atome unt di Ladung unt Masse des Elektrons am Ende des 19. Jarhunderts bekannt, värend über den inneren Aufbau des Atoms nur cpekulirt verden konnte. Dan fürte di Cvärtsung fon Fotoplatten Ende des 19. Jarhunderts tsur Entdekkung der radioaktiven Ctralung, deren Eigencaften for allem fon Marie unt Pierre Curie unt fon Ernest Rutherford unterzuxt vurden.

Di Ctralung einer radioaktiven Kvelle (kurts: radioaktive Ctralung) clägt unter anderem Elektronen aus Molekülen unt Atomen unt hinterlässt inn irer Cpur freie Elektronen unt pozitive Ionen. Dize Ionizatsion ist geeignet, auf fercidene Veize Radioaktivität naxtsuveizen. Bezonders ancaulix tseigt das di Nebelkammer: dort bilden Ionen Kondenzatsionskeime inn überzättigtem Vasserdampf, zodas eine Nebelcpur di Ctralungsban naxtseixnet. Di Aufname tseigt di Ctralung einer Radiumkvelle.

Fundctelle



Ionizatsionskammer
Eine Ionizatsionskammer becteht aus einem Kondenzator, an dessen Platten eine Cpannung ligt. Di pozitiven Ionen unt freie Elektronen vandern imm elektricen Feld inn entgegengezetsten Rixtungen: es flist ein Ctrom. Dizer Ctrom ist ein Mas für di pro Tseit gebildeten Ionen.

Ein Tsälror becteht aus einem metallicen Tsülinder, inn dessen Akse ein Drat befestigt ist. Tsviccen Drat unt Tsülinder ligt eine Cpannung fon mereren hundert Volt, unt di Geometri zorgt dafür, dass di elektrice Feldctärke tsum Drat hin ctark ancteigt. Värend di pozitiven Ionen nur mäsig becleunigt verden, verden di Elektronen zo cnell, dass zi irerzeits Moleküle ioniziren. Veil zix das auf dem Veg tsum Drat merfaxx viderholt, entcteht eine Lavine aus Elektronen. Imm Ctromkreiz gibt es einen Ctromctos unt dadurx am Viderctand einen Cpannungsimpulz. Di Tsal dizer Impulze ergibt di Aktivität der radioaktiven Kvelle.

Geiger-Müller-Tsälror

Di Ctralung natürlixxer radioaktive Kvellen läst zix inn drei Gruppen einteilen: α-Ctralen ioniziren am ctärksten, haben di geringste Reixveite unt verden imm Mangnetfeld vi pozitive Ladungen apgelenkt, β-Ctralen haben mittlere Reixveite, ein mittleres Ionizatsionsfermögen unt verden imm Mangnetfeld vi negative Ladungen apgelenkt unt γ-Ctralen verden nixt apgelenkt, ioniziren am geringsten, haben aber di gröste Reixveite. α-Ctralen dringen nixt einmal durx ein Blatt Papir hindurx unt zint deshalb uncädlix, zolange nixt ein α-Ctraler inn einen lebenden Körper gelangt. Venn das geciht (Inkorperatsion), etva venn zogenannte heise Teilxen mit der Atemluft inn di Lunge geraten, entcteht mit groser Varceinlixkeit Kreps vegen der massiven Tserctörung des Organgevebes inn der näxsten Umgebung des α-Ctralers. Di α-Ctralen einer bectimmten Kvelle haben eine gut definirte gemeinzame Reixveite, vi di Nebelkammeraufname oben tseigt. β-Ctralen lassen zix etva durx Aluminiumblexx oder Pleksiglaz fon 1cm Dikke apcirmen, aber aux hir ist di Inkorperatsion gefärlix. Di Reixveite fon β-Ctralen ist nur clext tsu definiren. Dagegen gilt ein einfaxxes Apzorbtsionsgezets für γ-Ctralen, di mit dem Tsälror getsält verdenkönnen. Naxdem γ-Ctralen in einem Material eine Ctrekke x durxlaufen haben, ist ire Antsal N(x) = N0⋅exp(- α⋅x). Di Apname ΔN der Ctralung ist für geringe Cixtdikken Δx proportsional tsur Cixtdikke - di Proportsionalitätskonstante α ist durx di mitgegebene Energi der γ-Teilxen unt der Art des Apzorbers bectimmt. Ein γ-Teilxen ionizirt nixt (oder kaum) entlang zeines Veges, zondern gibt inn einem ctatistic tsufälligen Ereignis zeine gezamte Energi auf einen Clag follctändig ap (oder vird zo aus der Rixtung apgelenkt, dass es nixt ins Tsälror gelangt). Es hat keine elektrice Ladung unt kein mangnetices Moment. Ein γ-Teilxen becteht allein aus einem Energibetrag, einem Energikvant. Man cprixxt fon γ-Kvanten.

Radioaktive Ctralung geht fon bectimmten Elementen aus unt das fürte tsur Entdekkung unt xemicen Darctellung einiger radioaktiver Elemente, tsum Beicpil des Poloniums unt des Radiums. Aus radioaktiven Atomen entctehen als Folge der Ctralung di Atome anderer Elemente, tsum Beicpil entcteht Blei aus Polonium. Atome zint nixt unteilbar, ein radioaktives Atom tserfällt bei der Auszendung eines α- oder β-Ctrals. Di Aktivität ist di Änderung der Antsal N der radioaktiven Atome pro Tseit unt dize Aktivität ist ausclislix fon der forhandenen Antsal N aphängig - unt tsvar proportsional tsu N.
hat di Lözungmit der Tserfallskonstanten λ unt der Halbvertstseit TH.
Dizes Tserfallsgezets gilt grundzätslix für jede Art fon Radioaktivität, aux venn der radioaktive Tserfall eventuell durx konkurrirende Protsesse komplitsirter erceint. Der radioaktive Tserfall kann nur ctatistic für eine grose Antsal fon Atomen becriben verden, es ist unmöglix, antsugeben, van ein bectimmtes eintselnes Atom tserfällt.

Rutherford, Geiger unt Marsden fürten 1910 in Manchester Ferzuxe durx, bei denen α-Ctralen fon irer inn einem Bleiblokk eingeclossenen Kvelle nax dem Veg durx einen geraden Kanal auf eine dünne Goldfolie trafen. Tsur Registrirung dinte Tsinkzulfid, das dort aufblitst (Stsintillatsion), vo ein α-Ctral auftrifft. Värend di veitaus meisten Ctralen geradevegs durx di Goldfolie flogen, vurde ein kleiner Teil mer oder veniger apgelenkt. Tsur allzeitigen Überraccung gab es aber aux eintselne α-Teilxen, di tsurük gectreut vurden. Das bedeutet, dass di pozitive Ladung eines Goldatoms, di offenbar di pozitiven α-Ctralen tsurükprallen lässt, nur einen zer geringen Teil des Atomvolumens einnimt. Zo entctand di Ide eines Atoms, inn dem di pozitive Ladung inn einem zer kleinen Kern kontsentrirt ist, um den di Elektronen kreizen vi di Planeten um di Zonne.

Ist NA di Avogadro-Tsal, A di fon den α-Teilxen bectralte Fläxxe, d di Dikke der Folie, ρ di Dixte unt M das Atomgevixt des Goldes, dan ist N=NA⋅A⋅d⋅ρ/M di Tsal der Goldatome unt aux di Tsal der Atomkerne imm bectralten Volumen. Für den zogenannten Virkungskvercnitt σ des Atomkerns gilt dan: N⋅σ/A ist gleix dem Ferhältnis der apgelenkten α-Teilxen tsur Gezamttsal der α-Teilxen. Aus dizer Überclagsrexnung closs Rutherford, dass der Atomkern rund tauzendmal kleiner zein muss als das Atom, dass aber fast di gezamte Masse imm Kern ctekkt.

Durx Cpektralanalüze viz Rutherford nax, dass in einem follkommen durx Glaz apgeclossenen Vakuum-Volumen durx α-Ctralen Helium entctand, dass alzo di α-Teilxen Heliumkerne zint. Ebenzo tseigte er, dass Ctikkctoff-Atome durx α-Ctralen tsu Zauerctoff-Atomen umgevandelt verden, unt fand dabei das Proton, dem er dizen Namen gab. Veil di Molekulargevixte der leixten Elemente etva das Doppelte der Protonenmasse zint, fermutete Rutherford, neben dem Proton müsse es imm Atomkern aux neutrale Teilxen geben.

Inn neuerer Creibveize
Als Bothe unt Becker einige leixte Atome - insbezondere Beryllium - mit α-Ctralen becossen, fanden zi eine venig ionizirende Ctralung mit ekstremer Reixveite. Chadwick erkannte, dass dize 'Beryllium-Ctralung' aus neutralen Teilxen mit änlixxer Masse vi di des Protons becteht unt nannte di Teilxen Neutronen.

Für leixte Elemente mit fast gantstsaliger Atommasse (früher Atomgevixt) ligt damit der Aufbau des Kerns aus Protonen unt Neutronen auf der Hand.
Protonen unt Neutronen verden
gemeinzam Nukleonen genannt
Di obere Tsal ist di Massentsal.
Di untere ist di Ordnungstsal.
Di Ordnungstsal gibt di Tsal der Protonen an, di Massentsal di Tsal der Nukleonen. Di Differents ist alzo di Tsal der Neutronen.

Das Element Bor mit der Ordnungstsal 5 hat di Atommasse 10,8. Um dize Massentsal tsu erklären, muss man ein Gemicc fon Atomen annemen, deren Kerne di gleixe Ordnungstsal, aber fercidene Neutronentsal haben. Dize Atome, Izotope genannt, ctehen alzo an der gleixen (ισοσ) Ctelle (τοποσ) imm Periodicen Züstem der Elemente, haben aber untercidlixxe Kerne, Nuklide. Das Element Bor becteht tsu 20% aus einem Izotop mit der Massentsal 10 unt tsu 80% mit der Massentsal 11. Das ergibt das xemices Atomgevixt 10,8. Tatzäxxlix haben fon den ersten fünftsen Elementen nur fünf genau ein Nuklid - Be, F, Na, Al, P -, alle anderen zetsen zix aus mereren Izotopen tsuzammen. Di Tsuzammenzetsung eines Elementes aus zeinen Izotopen ist di Izotopenhäufigkeit, zi ist imm allgemeinen überall auf der Erde gleix, kann aber inn zeltenen Fällen für bectimmte Elemente je nax Fundctelle einer Probe etvas variiren. Mit modernen Massenspektrometern vird di Izotopenhäufigkeit zer genau bectimmt. Datsu verden di Atome ionizirt, durx ein elektrices Feld becleunigt unt inn einem Mangnetfeld apgelenkt. Entsprexxend tsur Gleixung (9) aus Kapitel XV kann dan aus der Aplenkung di Masse des Izotops berexnet unt aus der Häufigkeit bectimmter Aplenkungen di Izotopenhäufigkeit bectimmt verden.

Di Massen fon Atomen verden inn der atomaren Masseneinheit u gemessen. Zi ist festgelegt als 1/12 der Masse des Kolenctoff-Izotops 12C.

Di Zumme der Massen fon tsvei Protonen unt tsvei Neutronen ist um 0,03u gröser als di Masse des α-Teilxens. Dizer Massendefekt Δm maxxt di Bindungsenergi des α-Teilxens, alzo des Heliumkerns aus. Vollte man den Kern inn zeine Nukleonen tserlegen, müsste man di Energi Δm⋅c² datsugeben. Der Massendefekt pro Nukleon unt damit di Bindungsenergi pro Nukleon ist imm folgenden Diagramm dargectellt (di Ordinate ist ferkürtst, zodas di H-Nuklide felen). Di Bindungsenergi pro Nukleon ist zer untercidlix imm Fergleix der Nuklide, zi hat ein Maksimum beim Eizennuklid 56Fe.


Blei 208Pb ist das letste ctabile Nuklid. Bei allen Nukliden mit höherer Nukleonentsal ist di Bindungsenergi nixt mer gros genug, um einen Tserfall des Nuklids tsu ferhindern. Einige Nuklide mit höherer Nukleonentsal haben allerdings zer grose Halbvertstseiten, bei 209Bi ist zi ekstrem gros. Durx den Tserfall fon zer langlebigen Radionukliden vi 232Th, 235U oder 238U entctehen inn der Natur immer vider aux kurtslebigere radioaktive Izotope vi das Radium 226Ra. Veit gröser ist allerdings zeit der Mitte des letsten Jarhunderts di Tsal der künstlix ertseugten Radionuklide.

Nur unter ekstremen Bedingungen - hoher Drukk, hohe Temperatur - kommen Kerne trots der gegenzeitigen Apctosung einander zo nahe, dass zi fercmeltsen können (Fuzion). Dabei vird Energi frei, venn di Bindungsenergi des neuen Nuklids höher ist als di Zumme der Bindungsenergien der fercmoltsenen Kerne. Aus der Fuzion fon Vasserctoffkernen tsu Helium imm Innern der Zonne vird di Energi der Zonne frei. Massereixe gealterte Zonnen 'ferbrennen' Helium tsu Kolenctoff, das viderum tsu nox cvereren Nukliden fuzionirt. Dize Reihe endet beim Eizen, veil darüber hinaus Fuzion nur mit tsugefürter Energi möglix ist, zodas Nuklide mit höherer Massentsal (>56) nur bei Cterneksplozionen entctehen. Ap der Ordnungstsal 90 können alle Nuklide aux cpontan zerfallen, indem zi inn tsvei mittelcvere Kerne aufcpalten, värend gleitseitig merere Neutronen frei verden. Kerne mit cpontaner Cpaltung unt ungerader Neutronentsal bilden, venn ein langzames (termices) Neutron inn ire Umgebung kommt, mit dizem einen kurtslebigen Tsviccenkern, der zofort cpaltet (indutsirte Kerncpaltung). Der einzige Atomkern, der inn der Natur inn texnic vixtiger Menge forkommt unt für indutsirte Cpaltung geeignet ist, ist das Nuklid 235U. Durx Kernumvandlungen inn Reaktoren entctehen als (indutsirt) cpaltbares Material insbezondere 239Pu unt 233U. Bei der Kerncpaltung inn Kernkraftverken vird di übercüssige Bindungsenergi als kinetice Energi der Cpaltprodukte frei, di durx Bremsforgänge inn Värmeenergi umgezetst vird. Kernkraftverke zint Värmekraftverke.
Fundctelle




















Värend di Materie der Erde - unt aux der Planeten - zix tsuzammenzetst aus Neutronen, Protonen unt Elektronen, gibt es nox eine Filtsal anderer, meist zer kurtslebiger Teilxen. Fast immer vurden dize Teilxen tsunäxst teoretic forausgezagt unt dan aufgrund dizer Forauszage gezuxt unt gefunden. Dirac (1928) zagte das Positron foraus, veil tsvei Lözungen zeiner relativisticen Schrödingergleixung nixt auf das Elektron tsutreffen konnten. Das Neutrino vurde fon Pauli (1930) postulirt, veil di Energien der Elektronen beim β-Tserfall eines Atomkerns breit gectreut zint. Nax Yukawa (1935) zollten di Vekselvirkungen tsviccen den Nukleonen imm Atomkern durx ein Meson fermittelt verden unt dizes Meson zollte eine Masse haben, di tsviccen den Massen der Nukleonen unt der Masse des Elektrons lag.

Positron: Aufname fon C. D. Anderson

Di Cpur des Teilxens inn der Nebelkammer ist unterhalb des Hindernisses, inn dem es apgebremzt vird, ctärker gekrümmt. Es ist dort langzamer, fligt alzo fon oben nax unten. Mit der Rixtung fon Ban unt Mangnetfeld erhilt Anderson (1932) di pozitive Ladung.
Neutrino: β-Tserfall

Venn ein Atomkern unter Auszendung eines
β-Ctrals, alzo eines Elektrons tserfällt, haben dize Elektronen zer untercidlixxe Energien. Imm Diagram ist di Intezität der β-Ctralung inn Aphängigkeit fon der Energi dargectellt. Di felende Energi muss inn einem veiteren Teilxen ctekken, das leixt unt neutral ist. Dizes Neutrino konnte erst 1956 eksperimentell naxgevizen verden.
Meson: inn kosmicer Ctralung

Um di energireixe kosmice Ctralung tsu nutsen, cikkte Powell (1947) Ballons mit Fotoemulzionen inn grose Höhen. Er fand Cpuren neuartiger geladener Teilxen, di nax kurtser Lebensdauer inn andere neue Teilxen tserfilen. Einige Cpuren ctammen fon Mesonen.

Fundctelle Positron




Fundctelle Mesonen









Venn kosmice Ctralung auf di obere Erdatmosfäre trifft, enctehen regelrexte Cauern fon zupatomaren Teilxen unt inn dizen Teilxencauern findet man einen gantsen 'Teilxentso', darunter das Kaon unt das Pion (Mesonen) unt 'zeltzame Teilxen' (strange particles), deren Masse gröser ist als di Masse eines Protons oder Neutrons (Baryonen). Um dize Teilxen unter definirten Bedingungen tsu unterzuxen, vurden imm Laufe der Tseit immer grösere Teilxenbecleuniger gebaut, insbezondere Zünxrotrons. Inn einem ekstremen Vakuum verden geladene Teilxen durx Mangnete auf Kreizbanen gehalten. Di Becleunigung imm Zünxrotron geciht durx hoxfrevente elektrice Felder, di zo gecteuert zint, das am jeveiligen Ort eines pozitiven Teilxens ctetst das elektrice Feld negativ ist. Zeit 2012 ist das LHC bei Cern inn Betrib, inn dem Protonen unt Atomkerne becleunigt unt dan inn Cpeixerringen gezammelt unt aufbevart verden, befor zi als Paket mit anderen Paketen kollidiren. Di Detektoren beim LHC zint vi Tsvibelcalen um di Kollizionspunkte herum angeordnet. Unter anderem verden Cixten fon Zilitsium-Einkristallen genutst, um di Cpuren fon Kollizionsprodukten erkennbar tsu maxxen.

Imm Bereix der zupatomaren Teilxen virken tsvei Kräfte, di inn der klassicen Füzik unbekannt zint. Di ctarke Vekselvirkung ist di Kraft, di mit zer kurtser Reixveite di Nukleonen imm Atomkern an einander bindet. Venn andererzeits beim β-Tserfall ein Neutron inn ein Proton übergeht unt dabei ein Elektron unt ein Neutrino apgectralt verden, vird dis der cvaxxen Vekselvirkung tsugecriben. Damit erhält man fir fundamentalen Kräfte der Füzik: Cverkraft (Gravitatsion), elektromangnetice Vekselvirkung, cvaxxe Vekselvirkung unt ctarke Vekselvirkung (Kernkraft). Vekselvirkungen verden anders als beim Kraftbegriff der klassicen Füzik becriben als Austauc bectimmter Teilxen.

Di Masse eines Teilxens, das bei einer Teilxen-Reaktsion (Kollizion) encteht, erhält man aus der Energi, di mindestens nötig ist, um di Ruhmasse des Teilxens tsu ertseugen; unt veil der Gezamtdrehimpulz konstant bleibt, kann der Spin (Kapitel XXVIII Gl.(30ff)) eines Teilxens bectimmt verden, venn di Cpins der Reaktsionspartner bekannt zint. Damit kann nun eine erste Ordnung inn den 'Teilxentso' gebraxt verden. Baryonen haben eine Masse, di nixt kleiner ist als di des Protons, di Masse eines Mesons ist kleiner. Baryonen haben den Spin 1/2 oder den Spin 3/2, Mesonen dagegen den Spin 0 oder den Spin 1. Baryonen unt Mesonen unterligen allen fundamentalen Kräften, zi verden unter dem Begriff Hadronen tsuzammengefasst. Dagegen hat di ctarke Vekselvirkung auf Leptonen keinen Einfluss unt di Masse der Leptonen ist deutlix geringer als di der Baryonen unt Mesonen. Entcprexxend dem CPT-Teorem (Kapitel XXX) gibt es tsu jedem Teilxen ein Antiteilxen, zodas zix beide Teilxen nur imm Fortseixen der elektricen Ladung (unt anderer ladungsänlixxer Eigencaften) unterceiden. Ein Teilxen one Ladung ist zein eigenes Antiteilxen. Venn ein Teilxen mit zeinem Antiteilxen tsuzammentrifft, fercvinden beide unt ire Gezamtenergi vird als Ctralung frei: zi tserctralen. Auf der anderen Zeite kann genügend Energi tsur Parbildung füren, ein Teilxen entcteht dabei tsuzammen mit zeinem Antiteilxen. Teilxen unt Antiteilxen verden mit demzelben Zümbol betseixnet mit einem Ctrixx über dem Zümbol für das Antilteilxen. Eine veitere grundzätslixxe Einteilung ergibt zix aus dem Spin-Ctatistik-Teorem fon Pauli. Elementarteilxen mit gantstsaligem Spin zint Bosonen, für di Diracs relativistice Schrödingergleixung nixt gilt. Zi ctehen - grob gezagt - für di Virkung fon Feldern, Vekselvirkungen bectehen imm Austauc fon Bosonen. Elementarteilxen mit halbtsaligem Spin zint dagegen Fermionen, zi zint - ebenzo grob gezagt - di Partikel, tsviccen denen di Vekselvirkungen ctatfinden.

Auser dem Proton unt einigen Leptonen (Elektron) zint alle freien zupatomaren Teilxen inctabil. Di Tserfallsreihen aller Baryonen enden beim Proton oder Neutron, vobei aux das freie Neutron nax einigen Minuten inn ein Proton unt ein Elektron tserfällt. Ordnet man den Baryonen eine Baryonentsal 1 tsu unt den Anti-Baryonen di Baryonentsal -1, dan ist di Gezamt-Baryonentsal eine Erhaltungsgröse. Inn gleixer Veize gibt es eine Leptonentsal. Elektron (+1) unt Positron (-1) haben di Gezamt-Leptonentsal 0, zi ist aux nax dem Tserctralen gleix 0. Beim β-Tserfall ist di Zumme der Leptonentsalen forher unt naxher gleix 0, venn man dem Neutrino, das tatzäxxlix ein Elektron-Antineutrino ist, di Leptonentsal -1 tsucreibt.

Veil Protonen bei Ctreuferzuxen eine innere Ctruktur tseigen, müssen zi (unt di andern Baryonen) aus kleineren Teilxen tsuzammengezetst zein. Murray Gell-Mann (unt andere) entvikkelte daraufhin eine Teori, di di Grundlage für das heute gültige Ctandartmodell der Elementarteilxen bildet. Er ordnete 1961 einige damals bekannte Baryonen inn einem Cema zo an, dass bectimmte Eigencaften - unter anderem di Ladung Q - dizer Baryonen bei Zümmetrioperatsionen auf einander fallen. Veiter fermutete er, dass Baryonen immer aus drei zogenannten Quarks bectehen. Das Proton becteht demnax aus tsvei gleixen Quarks, up-Quarks genannt, unt einem down-Quark (uud), das Neutron aus tsvei down-Quarks unt einem up-Quark (ddu). Da elementare Teilxen nax Diracs relativisticer Schrödingergleixung den Spin 1/2 haben unt alzo nax Paulis Ausclisungsregel nixt imm gleixen Tsuctand zein können, zint di Spins tsveier gleixer Quarks entgegengezetst gerixtet, zodas nur der Spin des unparigen Quarks übrig bleibt. Das gleixe gilt für di fir anderen Baryonen des nebenctehenden Cemas, di damals 'zeltzamen Teilxen' mit dem dritten Quark, dem strange-Quark. Alle zeks Baryonen haben tsvei gleixe Quarks, deren Spins zix aufheben. Zi haben alle den Spin 1/2.

Di elektricen Ladungen qu, qd unt qs der drei Quarks folgen aus den Bedingungen
Proton:   2∙qu+qd=e         Neutron:   2∙qd+qu=0         Σ+:   2∙qu+qs=e

Tsvei veitere Baryonen - Λ unt Σ0 - haben beide di Quark-Tsuzammenzetsung uds, den Spin 1/2 unt di elektrice Ladung 0, aber etvas fercidene Massen. Zi verden imm Tsentrum des Cemas angeordnet, man cprixxt fon einem Oktet. Als imm Laufe der Tseit etlixxe veitere Baryonen entdekkt vurden, kamen nox drei neue Quarks hintsu: charm, bottom unt top. Auserdem vurde es nötig, veitere Kvantentsalen für tsuzätslixxe Freiheitsgrade eintsufüren, veil aux Baryonen forkommen, di offenbar aus drei gleixen Quarks bectehen. Man geht dafon aus, dass Liste der Quarks unt irer Kvantentsalen heute follctändig ist.

Beim Tserfall der Baryonen verden auser der Gravitatsion alle fundamentalen Kräfte beobaxtet.

Elektromangnetice Vekselvirkung
Austaucteilxen ein γ-Kvant (Foton)

Cvaxxe Vekselvirkung
Austaucteilxen ein W-Boson

Ctarke Vekselvirkung
Austaucteilxen: Gluon

Bei der häufigsten Art des Tserfalls fon Baryonen vird ein Meson ausgezendet. Deren Spin ist 0 oder 1, zo ligt di Anname nahe, zi bectehen aus tsvei Quarks. Damit aux di Verte der elektricen Ladung (e, 0 oder -e) ctimmen, müssen di Mesonen aus einem Quark unt einem Antiquark bectehen.

Bei dizen Reaktsionen verden Quarks umgevandelt. Beim Tserfall des Σ+-Baryons fercvindet inn der Zumme das s-Quark unt es entctehen tsvei d-Quarks unt ein Antiteilxen des d-Quarks. Man ordnet den Quarks di Baryonentsal 1/3 unt den Antiquarks di Baryonentsal -1/3 tsu, zodas zix an der Baryonen-Tsal fon Baryonen (1 oder -1) unt Mesonen (0) nixts ändert, aber di Quarks imm Erhaltungszats der Baryonen-Tsal enthalten zint. Umvandlungen fon Quarks beruhen auf der ctarken Vekselvirkung mit dem Gluon als Austaucteilxen. Gluonen binden Quarks zo ctark an einander, dass ein eintselnes Quark ni frei beobaxtet verden kann. Vill man ein Quark izoliren, brauxt man zo hohe Energien, dass ctat der Trennung zofort neue Quarks unt Antiquarks entctehen.

Clislix vurde 2012 am LHC das Higgs-Boson gefunden. Damit gilt di Tabelle der Elementarteilxen als follctändg.


rot : Austaucteilxen
blau: Quarks           
grün: Leptonen      






Inn dizer letsten Reihe ctehen
di ctabilen Elementarteilxen, genannt di
"Elementarteilxen der ersten Generatsion".

 ∧    Bosonen
----
 ∨    Fermionen









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