Hadron
Hadronen sind Teilchen (im eigentlichen Sinn keine Elementarteilchen), die der starken Wechselwirkung unterworfen sind. Die bekanntesten Hadronen sind die Nukleonen (Neutronen und Protonen), aus denen die Atomkerne aufgebaut sind.
Je nach ihrer Quark -Zusammensetzung werden Hadronen in Mesonen (ein Quark und ein Antiquark (das Antiteilchen eines Quarks)) und Baryonen (jeweils drei Quarks bzw. drei Antiquarks bei Antibaryonen) unterteilt. Noch ungeklärt ist die Existenz der Pentaquarks, welche aus vier Quarks und einem Antiquark bestünden und dementsprechend Baryonenzahl +1 hätten, also Baryonen wären.
Da die Quarks den Spin 1/2 haben sind Baryonen ebenfalls Fermionen (mit halbzahligem Spin), Mesonen dagegen Bosonen (ganzzahliger Spin).
Die Übergänge zwischen Quarks verschiedener Flavor-Quantenzahl (up, down, strange, sowie die sehr viel schwereren charm, bottom, top) werden durch die schwache Wechselwirkung bewirkt, die somit auch Übergänge zwischen verschiedenen Hadronen erzeugt. Da sie durch den Austausch schwerer W-Bosonen erzeugt wird, sind diese Zerfälle relativ langsam. Neutronen zerfallen z.B. in Protonen unter Abgabe eines Elektrons und Neutrinos (Betazerfall) und sind in Kernen nur stabil da dort gleich meist auch der umgekehrte Prozess eintritt, also ein Neutron aus einem Proton aufgebaut wird.
Die starke Wechselwirkung selbst wird auf "fundamentaler Ebene" durch die Quantenchromodynamik als Austausch von Gluonen beschrieben, oder wie heute noch in der Kernphysik überwiegend üblich auf einer phänomenologischeren Ebene durch den Austausch von Mesonen, vor allem den leichten Pionen. Quark-Flavors werden durch die starken Wechselwirkung nicht verändert, es können aber über Mesonen Quarks zwischen den Hadronen ausgetauscht werden.
In der Hochenergiephysik sieht man bei Streuexperimenten nicht nur Quarks, sondern auch Gluonen. Man stellt sich den Aufbau eines Hadrons deshalb so vor, dass außer den "Grundbausteinen" eines Hadrons, den so genannten Valenzquarks, die seine Quantenzahlen definieren, noch Gluonen und eine Wolke virtueller Quark-Antiquark-Paare vorhanden sind. "Virtuell" heisst, dass nach der Quantenfeldtheorie ständig aus dem Vakuum solche Teilchen/Anti-Teilchen Paare erzeugt werden. Diese sogenannten See-Quarks (sea quarks) tragen z. B. beim Pion den größten Teil zur Gesamtmasse des Hadrons bei. Allgemein rührt bei Hadronen aus leichten Quarks (up, down) die Masse zum größten Teil nicht von den Valenzquarks.
Einen Teil des umfangreichen Hadronenzoos nehmen die Resonanzen ein, welche extrem kurzlebige Anregungszustände, vergleichbar den elektronischen Anregungen in der Atomhülle, sind.
Weiterführende Literatur
- Harald Fritzsch: Elementarteilchen. Bausteine der Materie, C.H.Beck Verlag, München, 2004
- Kenneth S. Krane Introductory Nuclear Physics, Wiley & Sons Inc., 1998
- Fraunfelder, Henley: Teilchen und Kerne, Oldenbourg, 1979
- Povh, Rith, Scholz, Zetsche: Teilchen und Kerne, Springer, 6.Auflage 2004
- Theo Mayer-Kuckuck: Kernphysik, Teubner Verlag, 7.Auflage 2002
- Lohrmann: Hochenergiephysik, Teubner Verlag
Weblinks
