η-Meson

η
Klassifikation
Boson Hadron Meson
Eigenschaften [1]
Ladung	neutral
Masse	547,853(24) MeV/c2
SpinParität	0−
Isospin	0 (z-Komponente 0)
mittlere Lebensdauer	5,1(3) · 10−19 s
Zerfallsbreite	0,00130(7) MeV
Wechselwirkung	stark schwach elektromagnetisch Gravitation
Quark-Zusammensetzung	$\tfrac{u\bar{u} + d\bar{d} - 2 s\bar{s}}{\sqrt{6}}$

η′
Eigenschaften [1]
Ladung	neutral
Masse	957,78(6) MeV/c2
SpinParität	0−
Isospin	0 (z-Komponente 0)
mittlere Lebensdauer	3,2(2) · 10−21 s
Zerfallsbreite	0,204(15) MeV
Quark-Zusammensetzung	$\tfrac{u\bar{u} + d\bar{d} + s\bar{s}}{\sqrt{3}}$

Das η-Meson und das η′-Meson sind Mesonen. Sie unterliegen der starken Wechselwirkung und gehören damit zu den Hadronen.

Beschreibung

Im Quarkmodell sind η und η′ eine Mischung der drei Quark-Antiquark-Zustände uu, dd und ss des Up-, Down- und Strange-Quarks. Beide Zustände η und η′ haben eine Hyperladung Y = 0 und einen Isospin I = 0. Sie stehen im Multiplett der pseudoskalaren Mesonen an der gleichen Stelle wie das neutrale Pion.

Die drei zueinander orthogonalen Linearkombinationen:

$(u\bar{u} - d\bar{d}) / \sqrt{2}$

$(u\bar{u} + d\bar{d} - 2 s\bar{s}) / \sqrt{6}$

$(u\bar{u} + d\bar{d} + s\bar{s}) / \sqrt{3}$

werden dabei mit dem π⁰-Meson und mit η-Zuständen im SU(3)-Oktett und -Singulett, η₈ bzw. η₁, identifiziert. Die physikalischen (Massen-)Zustände η und η′ ergeben sich wiederum als Linearkombinationen von η₈ und η₁:^[2]

$\eta\; = \eta_8 \cos\theta_P - \eta_1 \sin\theta_P$

$\eta\prime = \eta_8 \sin\theta_P + \eta_1 \cos\theta_P$

Der so eingeführte Mischungswinkel θ_P hat einen experimentellen Wert, der stark modellabhängig ist und zwischen −10° und −20° liegt. Das η-Meson entspricht demnach fast dem Oktett-Zustand η₈, mit einer Beimischung von wenigen Prozent des Singulett-Zustands η₁. Beim η′-Meson ist es entsprechend umgekehrt.

Das η-Meson kann über verschiedene Kanäle zerfallen; am häufigsten sind der Zerfall in drei Pionen (π⁺π⁻π⁰ oder 3 π⁰) mit rund 55 % und der Zerfall in zwei Photonen mit 39 %. Der Zerfall in zwei Pionen ist verboten, weil er die Parität und auch die CP-Invarianz verletzen würde. Der Hauptzerfallskanal des η′ ist mit einem Anteil von rund 65 % der Zerfall in ein η-Meson und zwei Pionen.

Das η-Meson wurde zuerst im Jahre 1961 am Lawrence Radiation Laboratory in Pion-Deuteron-Reaktionen nachgewiesen.^[3]

Bei den Flavours Charm und Beauty treten ebenfalls pseudoskalare Mesonen auf, die wegen der großen Masse des c- und des b-Quarks aber nur wenig mit den leichten Quarkzuständen mischen. Das η_c und das η_b sind deshalb praktisch reine Quarkonium-Zustände cc bzw. bb.

Literatur

• Francis Halzen, Alan Douglas Martin: Quarks and leptons: an introductory course in modern particle physics. 1. Auflage. Wiley, New York 1984, ISBN 0-471-88741-2.

Siehe auch

• Liste der Mesonen

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} Die Angaben über die Teilcheneigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, entnommen aus: K. Nakamura et al. (Particle Data Group): Review of Particle Physics. In: Journal of Physics G 37 (2010) 075021 (online).
2. ↑ Reviews – Quark Model aus K. Nakamura et al. (Particle Data Group): Review of Particle Physics. In: Journal of Physics G 37 (2010) 075021.
3. ↑ A. Pevsner u. a.: Evidence for a three-pion resonance near 550 Mev. In: Physical Review Letters. Bd. 7, Nr. 11, 1961, S. 421–423, doi:10.1103/PhysRevLett.7.421.