Seltsamkeit

DESY-Blasenkammeraufnahme. Ein von rechts eingeschossenes 3-GeV-Photon stieß höchstwahrscheinlich mit einem Proton zusammen (Wasserstoff-Blasenkammer). Dabei wurden Teilchen mit Strangeness erzeugt.

Die Strangeness S bezeichnet die Quantenzahl für die Seltsamkeit (engl. strangeness) eines Teilchens oder Zustandes in der Theorie der Elementarteilchen (Standardmodell, speziell Quarkmodell). Der Name kommt von den „seltsamen“ Eigenschaften der Teilchen, deren Strangeness ungleich 0 ist. Strangeness ist, neben Isospin, Charm, Bottomness und Topness eine der Geschmacks- (Flavour)-Quantenzahlen der Quarks. Im Unterschied dazu steht z. B. die Farb- (Colour)-Quantenzahl, die Gegenstand der Quantenchromodynamik ist.

Vorzeichenwahl:
Historisch bedingt lautet die Konvention, dass ein Strange-Quark s als Quark-Teilchen vom Down-Typ dem System (wie z. B. dem Hadron), an welchem es beteiligt ist, einen Beitrag zur Strangeness von S = − 1 liefert; das zugehörige Antiteilchen, das Strange-Antiquark s, dagegen S = + 1. Alle anderen fundamentalen Elementarteilchen sind nicht 'seltsam', haben also eine Strangeness von 0.

Daher ist die Strangeness eines Systems, wie z. B. eines Hadrons gleich der Anzahl der Strange-Antiquarks minus der Anzahl der Strange-Quarks:

$S = n_{\overline{s}} - n_s$

Diese Vorzeichenkonvention gilt - da auch vom Down-Typ auch für die Bottomness des Bottom-Quarks b mit B ' = − 1; sein Antiteilchen, das Bottom-Antiquark b hat B ' = + 1.

Im Gegensatz dazu haben das Charm-Quark c sowie das Top-Quark t als Quarks vom Up-Typ für ihre zugehörigen Quantenzahlen die umgekehrten Vorzeichen: den Charm C = + 1 respektive die Topness T = + 1; die jeweiligen Antiteilchen c bzw. t haben C = − 1 respektive T = − 1.

Physik seltsamer Materie

Strange-Quarks entstehen beispielsweise bei der Kollision von Protonen und Neutronen, Protonen und Protonen, Protonen und Photonen und haben eine vergleichsweise lange Lebensdauer. Das kann dadurch erklärt werden, dass die starke Wechselwirkung für ihr Entstehen verantwortlich ist, für ihren Zerfall aber die schwache Wechselwirkung. Dies führt dazu, dass man in Blasenkammeraufnahmen sogenannte V-Teilchen sehen kann. Dies bezeichnet scheinbar aus dem Nichts entstehende, V-förmig abgehende Spuren. Der Zerfallsvertex dieser V-Spur zeigt dabei zumeist auf einen anderen (primären) Vertex. Die nicht sichtbare Verbindungslinie kommt dabei durch ein neutrales Teilchen mit Strangeness zustande.

Diese Quantenzahl (S) bleibt bei Vorgängen der starken und elektromagnetischen Wechselwirkung erhalten, kann aber bei schwacher Wechselwirkung verändert werden. Ein η⁰-Meson besteht beispielsweise aus einem Strange-Quark und einem s-Antiquark.

Weblinks

• Wikibooks: Teilchenphysik: Teilcheneigenschaften