Meson
Mesonen sind Elementarteilchen, die aus jeweils aus einem Quark und einem Antiquark (dem Antiteilchen eines Quarks) aufgebaut sind. Alle Mesonen sind instabil, und zerfallen entweder in leichtere Mesonen oder in Leptonen.
Da es sechs Arten von Quarks gibt, sollte man annehmen, dass es genau 36 verschiedene Mesonen gibt, nämlich genau alle möglichen Quark-Antiquark-Paare. Die Wirklichkeit ist allerdings komplizierter.
Quarks besitzen einen Spin, so dass ein Meson aus zwei Quarks mit parallelem oder mit antiparallelem Spin bestehen kann. Erstere Mesonen werden pseudoskalare Mesonen (Isospin=0), letztere Vektormesonen (Isospin=1) genannt, und haben bei gleicher Quarkzusammensetzung unterschiedliche Eigenschaften und Bezeichnungen. Zusätzlich können alle diese Mesonen auch innere Anregungszustände besitzen, die durch ihren Drehimpuls beschrieben werden. Hierdurch steigt ihre Energie an, so dass sie andere Eigenschaften (insbesondere Zerfallsprodukte) als die Mesonen im Grundzustand besitzen.
Aus historischen Gründen sind Mesonen gleicher Quarkzusammensetzung, aber unterschiedlicher innerer Eigenschaften, oft unterschiedlich bezeichnet.
Zusätzlich müssen Quarks quantenmechanisch beschrieben werden. Daher gibt es in bestimmten Fällen Überlagerungszustände mehrerer Quark-Antiquark-Paare. Das neutrale Pion (Pi-Meson) etwa ist eine Mischung aus einem uu mit einem dd Zustand. (Antiquarks sind durch einen Unterstrich gekennzeichnet).
Ein in der Elementarteilchenphysk besonders wichtiges Meson war das Kaon, welches neben den bislang besprochenen Eigenschaften zusätzlich noch in einer als kurzlebig (KS) und langlebig (KL) bezeichneten Form vorkommt. Die unterschiedlichen Zerfallszeiten der Kaonen (und auch die der B-Mesonen) stehen im Zusammenhang mit dem sogenannten CP-Erhaltungssatz, und erfordern eine eigene Abhandlung.
| Name | Symbol | Quarks | Masse/MeV | Lebensdauer/s |
| Pseudoskalare Mesonen aus d, u und s Quarks | ||||
|---|---|---|---|---|
| Pion | π+, π- | ud, ud | 139,6 | 2,6*10-8 |
| Pion | π0 | (uu + dd) | 135,0 | 8,3 × 10-17 |
| Kaon | K+, K- | us, su | 439,7 | 1,2 × 10-8 |
| Kaon | KS0 | (ds + sd) | 497,7 | 9 × 10-11 |
| Kaon | KL0 | (ds + sd) | 497,7 | 5,2 × 10-8 |
| Eta | η0 | (uu - dd) | 548.8 | < 10-18 |
| Eta' | η'0 | ss | ? | ? |
| Vektormesonen aus d, u und s Quarks | ||||
| Rho | ρ+, π- | ud, ud | 770,0 | 4 × 10-24 |
| Rho | ρ0 | (uu + dd) | ? | ? |
| Kaon | K*+, K*- | us, su | 439,7 | 1,2 × 10-8 |
| Kaon | KS*0 | (ds + sd) | 497,7 | 9 × 10-11 |
| Kaon | KL*0 | (ds + sd) | 497,7 | 5,2 × 10-8 |
| omege | ω0 | (uu - dd) | ? | ? |
| Phi | Φ'0 | ss | 1020 | 2 × 10-22 |
| Die übrigen Mesonen | ||||
| D-Meson | D+, D- | cd, cd | 1869,4 | 9,2 × 10-13 |
| D-Meson | D0, D0 | cu, cu | 1864,7 | 4,4 × 10-13 |
| F-Meson | F+, F- | cs, cs | 1971 | 1,9 × 10-13 |
| J/Psi | J/Ψ | cc | 3096,9 | 8 × 10-19 |
| B-Meson | B+, B- | ub, ub | 5270,8 | 1,4 × 10-12 |
| B-Meson | B0, B0 | bd, bd | 5274,2 | 1,4 × 10-12 |
| Ypsilon | Y | bb | 9460,4 | 1,3 × 10-20 |
Antiquarks und Antiteilchen sind unterstrichen dargestellt.