Subatomare Teilchen

Durch Zusammensetzungedit

Subatomare Teilchen sind entweder „elementar“, dh nicht aus mehreren anderen Teilchen oder „zusammengesetzt“ und aus mehr als einem Elementarteilchen zusammengebunden.,

Die Elementarteilchen des Standardmodells sind:

• Sechs „Aromen“ von Quarks: oben, unten, unten, oben, unten und oben;
• Sechs Arten von Leptonen: Elektron, Elektron-Neutrino, Muon, Muon-Neutrino, tau, Tau-Neutrino;
• Zwölf Gauge-Bosonen (Kraftträger): das Photon des Elektromagnetismus, die drei W-und Z-Bosonen der schwachen Kraft und die acht gluonen der starken Kraft;
• Das Higgs-Boson.,

All dies wurde jetzt durch Experimente entdeckt, wobei das neueste das Top-Quark (1995), Tau-Neutrino (2000) und Higgs-Boson (2012) ist.

Verschiedene Erweiterungen des Standardmodells sagen die Existenz eines elementaren Gravitonteilchens und vieler anderer Elementarteilchen voraus, aber ab 2020 wurde keines entdeckt.,

HadronsEdit

Fast alle Verbundteilchen enthalten mehrere Quarks (Antiquarks), die durch Gluonen miteinander verbunden sind (mit wenigen Ausnahmen ohne Quarks wie Positronium und Myonium). Diejenigen, die wenige (≤ 5) Quarks enthalten, werden Hadronen genannt. Aufgrund einer Eigenschaft, die als Farbbeschränkung bekannt ist, werden Quarks niemals einzeln gefunden, sondern treten immer in Hadronen auf, die mehrere Quarks enthalten., Die Hadronen werden durch die Anzahl der Quarks (einschließlich Antiquarks) in die Baryonen unterteilt, die eine ungerade Anzahl von Quarks enthalten (fast immer 3), von denen das Proton und das Neutron (die beiden Nukleonen) bei weitem die bekanntesten sind; und die Mesonen, die eine gerade Anzahl von Quarks enthalten (fast immer 2, ein Quark und ein Antiquark), von denen die Pions und Kaons die bekanntesten sind.

Mit Ausnahme des Protons und des Neutrons sind alle anderen Hadronen instabil und zerfallen in Mikrosekunden oder weniger in andere Teilchen., Ein proton besteht aus zwei up quarks und einem down-quark, während das neutron aus zwei down-quarks und einem up-quark. Diese binden üblicherweise zu einem Atomkern zusammen, z. B. besteht ein Helium-4-Kern aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Die meisten Hadronen leben nicht lange genug, um sich in kernähnliche Komposite zu binden; diejenigen, die dies tun (außer dem Proton und dem Neutron), bilden exotische Kerne.,

Von statisticsEdit

Jedes subatomare Teilchen, wie jedes Teilchen im dreidimensionalen Raum, das den Gesetzen der Quantenmechanik gehorcht, kann entweder ein Boson (mit ganzzahligem Spin) oder ein Fermion (mit ungeraden halb ganzzahligen Spin) sein.

Im Standardmodell haben alle elementaren Fermionen Spin 1/2 und sind in die Quarks unterteilt, die Farbladung tragen und daher die starke Wechselwirkung spüren, und die Leptonen, die dies nicht tun., Die Elementarbosons umfassen die beiden Bosonen (Photon, W und Z, Gluonen) mit Spin 1, während das Higgs-Boson das einzige Elementarteilchen mit Spin Null ist.

Das hypothetische Graviton wird theoretisch benötigt, um Spin 2 zu haben, ist aber nicht Teil des Standardmodells. Einige Erweiterungen wie die Supersymmetrie sagen zusätzliche Elementarteilchen mit Spin 3/2 voraus, aber keine wurde ab 2021 entdeckt.,

Aufgrund der Spingesetze von Verbundteilchen haben die Baryonen (3 Quarks) entweder 1/2 oder 3/2 Spin und sind daher Fermionen; Die Mesonen (2 Quarks) haben einen ganzzahligen Spin von entweder 0 oder 1 und sind daher Bosonen.

Durch massEdit

In besonderer Relativität entspricht die Energie eines Teilchens in Ruhe seiner Masse mal der Lichtgeschwindigkeit im Quadrat, E = mc2. Das heißt, Masse kann in Energie ausgedrückt werden und umgekehrt. Wenn ein Teilchen einen Bezugsrahmen hat, in dem es in Ruhe liegt, dann hat es eine positive Ruhemasse und wird als massiv bezeichnet.,

Alle Verbundpartikel sind massiv. Baryonen (was „schwer“ bedeutet) haben tendenziell eine größere Masse als Mesonen (was „zwischen“ bedeutet), die wiederum schwerer sind als Leptonen (was „leicht“ bedeutet), aber das schwerste Lepton (das Tau-Teilchen) ist schwerer als die beiden leichtesten Aromen von Baryonen (Nukleonen). Es ist auch sicher, dass jedes Teilchen mit einer elektrischen Ladung massiv ist.,

Ursprünglich in den 1950er Jahren definiert, bezogen sich die Begriffe Baryonen, Mesonen und Leptonen auf Massen; Nachdem das Quark-Modell jedoch in den 1970er Jahren akzeptiert wurde, wurde erkannt, dass Baryonen Zusammensetzungen von drei Quarks sind, Mesonen Zusammensetzungen von einem Quark und einem Antiquark sind, während Leptonen elementar sind und als elementare Fermionen ohne Farbladung definiert sind.

Alle massenlosen Teilchen (Teilchen, deren invariante Masse Null ist) sind elementar. Dazu gehören das Photon und Gluon, obwohl letzteres nicht isoliert werden kann.,

Durch Zerfalledit

Die meisten subatomaren Teilchen sind nicht stabil. Alle Leptonen, sowie Baryonen zerfallen entweder durch die starke Kraft oder schwache Kraft (mit Ausnahme des Protons). Es ist nicht bekannt, dass Protonen zerfallen, obwohl nicht bekannt ist, ob sie „wirklich“ stabil sind, da einige sehr wichtige Grand Unified Theories (GUTs) dies tatsächlich erfordern. Die μ – und τ-Myonen sowie ihre Antiteilchen zerfallen durch die schwache Kraft. Neutrinos (und Antineutrinos) zerfallen nicht, aber es wird angenommen, dass ein verwandtes Phänomen von Neutrinoschwingungen auch im Vakuum existiert., Das Elektron und sein Antiteilchen, das Positron, sind aufgrund der Ladungserhaltung theoretisch stabil, es sei denn, ein leichteres Teilchen mit einer elektrischen Ladungsgröße ≤ e existiert (was unwahrscheinlich ist).Seine Ladung wird noch nicht angezeigt