η-Meson

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.

Inhaltsverzeichnis

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 θP 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+ππ0 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 ηc und das ηb 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

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.

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