φ-Meson

Phi-Meson (φ)
Klassifikation
Boson Hadron Meson
Eigenschaften [1]
Ladung	neutral
Masse	(1019,455±0,020) MeV/c2
SpinParität	1−
Isospin	0
mittlere Lebensdauer	1.55 ± 0.01 × 10−22 s
Zerfallsbreite	(4,26±0,04) MeV
Quark-Zusammensetzung	Strange - Anti-Strange

Das φ-Meson, auch Phi-Meson, ist ein Meson, das aus einem Strange-Quark und dem entsprechenden Anti-Quark besteht und Spin 1 besitzt.

Beschreibung

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

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 ρ⁰-Meson und mit ω-Zuständen im SU(3)-Oktett und -Singulett, ω₈ bzw. ω₁, identifiziert. Die physikalischen (Massen-)Zustände φ und ω ergeben sich wiederum als Linearkombinationen von ω₈ und ω₁:^[2]

$\phi\; = \omega_8 \cos\theta_V - \omega_1 \sin\theta_V$

$\omega\; = \omega_8 \sin\theta_V + \omega_1 \cos\theta_V$

Der so eingeführte Mischungswinkel θ_V hat einen experimentellen Wert, der mit etwa 39° fast dem sogenannten idealen Mischungswinkel von ≈35,3° ($\tan\theta_V=1/\sqrt(2)$) entspricht. Das φ-Meson besteht also fast ausschließlich aus einem Strange-Antistrange-Quarkpaar und die Flavour-Wellenfunktion kann geschrieben werden als

$| \phi \rangle \approx | s \bar s \rangle$.

φ-Mesonen zerfallen unter der starken Kraft. Der Zerfall erfolgt überwiegend in zwei Kaonen, entweder die geladenen Κ⁺Κ⁻ (48,9%) oder die neutralen Κ⁰_LΚ⁰_S (34,2%). Zu einem geringeren Teil zerfallen φ-Mesonen entweder in ein ρ-Meson und ein Pion oder drei Pionen (15,32 %).^[3] Letztere Zerfallskanäle in Mesonen ohne Strangeness sollten auf Grund ihres höheren Q-Wertes eigentlich dominant sein, sind aber durch die OZI-Regel unterdrückt.

φ-Mesonen werden seit 1963 gemessen.^[4]

Besonderheiten

Auf Grund der Mischungseffekte der pseudoskalaren η-Mesonen ist das φ-Meson das leichteste Meson, das aus einem Strange-Antistrange-Quarkpaar besteht.

Siehe auch

• Liste der Mesonen

Einzelnachweise

1. ↑ 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 2010 Review of Particle Physics, K. Nakamura et al. (Particle Data Group), J. Phys. G 37, 075021 (2010)
3. ↑ N. Nakamura et al. (2010): Particle listings – φ
4. ↑ P. Schlein et al.: Quantum Numbers of a 1020-MeV KK̅ Resonance. In: Phys. Rev. Lett.. Nr. 10, 1963, S. 368-371, doi:10.1103/PhysRevLett.10.368.