Die
[Pionen]

 

Quelle: Wikipedia

"Die Teilchenphysik bezeichnet Pionen, auch π-Mesonen, als die leichtesten der als Mesonen bezeichneten Hadronen. Da sie nach dem Standardmodell aus 2 Quarks aufgebaut sind, werden sie meist nicht mehr als Elementarteilchen bezeichnet. Aufgrund dieser Zusammensetzung sind Pionen wie alle Mesonen Bosonen mit geradzahligem Spin. Weiterhin besitzen Pionen eine negative Parität.

Es gibt ein neutrales Pion, π⁰, und zwei geladene Pionen, π⁺ und sein Antiteilchen π⁻. Alle Pionen sind instabil und zerfallen.

Das π⁺ ist eine ud-Kombination, sein Antiteilchen, das π⁻ eine du-Kombination (Antiquarks sind unterstrichen dargestellt). Es hat eine Ruhemasse von 139,6 MeV/c² bei einer Lebensdauer von 2,6 · 10⁻⁸ s.

Das π⁰ ist ein quantenmechanischer Überlagerungszustand einer uu- und einer dd-Kombination. Seine Ruhemasse ist mit 135,0 MeV/c² geringfügig kleiner, hat aber eine deutlich kürzere Lebensdauer von nur 0,83 · 10⁻¹⁶ s.

Die unterschiedlichen Lebensdauern sind in der unterschiedlichen Zerfallsprozessen begründet: Das (negativ) geladene Pion zerfällt durch die (langsame) Schwache Wechselwirkung in ein Myon und ein Antimyonneutrino (das positive geladene Pion in ein Antimyon und ein Myonneutrino).

Dagegen findet der Zerfall des neutralen Pions mittels der (schnelleren) elektromagnetischen Wechselwirkung statt. Endprodukte sind hier zwei Photonen.

Wenn man die Masse dieser 2-Quark Systeme mit denen von Proton oder Neutron (3-Quark Systeme) vergleicht, fällt auf, dass das Proton nicht 50% schwerer ist, wie man naiv erwarten würde, wenn man die Massen der Quark-Bestandteile aufaddiert. Vielmehr ist die Protonenmasse gut 6-mal so groß wie die Pionenmasse. Diese Massendifferenz liegt in den sogenannten See-Quarks begründet. Diese virtuellen Quarks entstehen im Nukleon in den Grenzen der Unschärfe-Relation und tragen so zur beobachtbaren Masse bei."

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