Δ-Baryon

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Delta-Baryon (Δ+++0-)

Klassifikation
Fermion
Hadron
Baryon
Eigenschaften [1]
Ladung 2, 0 oder ±1 e
(+3,204 · 10−19 C,
0 oder ±1,602 · 10−19 C)
Masse ≈1232 MeV/c2
SpinParität 3/2+
Isospin 3/2 (z-Komponente ±3/2,±1/2)
Zerfallsbreite ≈118 MeV
Quark-Zusammensetzung uuu, uud, udd, ddd

Die Δ-Baryonen (Delta-Baryonen) oder Delta-Resonanzen sind Baryonen, die aus Up- und Down-Quarks bestehen. Sie besitzen Spin und Isospin 3/2.

Es gibt vier verschiedene Δ-Baryonen, die meist durch ihre elektrische Ladung gekennzeichnet werden, Δ++, Δ+, Δ0 und Δ-. Δ+ und Δ0 besitzen denselben Quarkinhalt wie die Nukleonen Proton und Neutron und können deshalb als deren Spinanregung aufgefasst werden.

Beschreibung[Bearbeiten]

Das SU(3)-Baryon-Dekuplett.

Die vier Δ-Baryonen gehören dem SU(3)-Dekuplett an. Sie unterscheiden sich durch ihren Quarkinhalt, welcher abstrakt als Isospin-3/2-Vektor im Flavourraum aufgefasst werden kann. Der Quarkinhalt der Δ-Baryonen lautet

Symbol Quarkinhalt Isospin-z-Komponente
Δ++ uuu +3/2
Δ+ uud +1/2
Δ0 udd -1/2
Δ- ddd -3/2

Δ-Baryonen zerfallen zu beinahe 100 % in ein Nukleon und ein Pion. Zu einem sehr geringen Anteil (<1 %) zerfallen sie unter Aussendung eines Photons in ein Nukleon.[2]

Besonderheiten[Bearbeiten]

Betrachtet man nur die Spin- und Flavour-Anteile, stellen die Δ-Baryonen Δ++ und Δ- scheinbar eine Verletzung des Pauli-Prinzips dar. Als Fermionen müssten sie nämlich eine anti-symmetrische Wellenfunktion besitzen, ihre Spin- und Flavour-Wellenfunktionen sind jedoch komplett symmetrisch, z. B.

 \Delta^{++} = u(+) u(+) u(+) ,

wo u\, für Up-Quark steht und + für die Spin-Projektion.

Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, dass ein weiterer Freiheitsgrad für Quarks postuliert wird, die sogenannte Farbladung. Führt man diese neue Quantenzahl ein, so erhält man

 \Delta^{++} = \Sigma\, \varepsilon_{gbr}\, u^g(+) u^b(+) u^r(+)

mit dem Levi-Civita-Symbol  \varepsilon_{gbr} und den Farbfreiheitsgraden g, b\, und r\, (grün, blau, rot). Damit ist die Wellenfunktion wieder anti-symmetrisch.

So trugen die Δ-Baryonen zur Entwicklung der Quantenchromodynamik bei.[3]

Heute sind die Δ-Baryonen weiterhin von theoretischem Interesse, da sich an Ihnen, analog zu den ρ-Mesonen, Modelle der Dynamik der starken Kraft testen lassen.

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  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. N. Nakamura et al. (2010): Particle listings – Δ (PDF-Datei; 70 kB)
  3.  F. Yndurain: The Theory of Quarks and Gluon interactions. 4 Auflage. Springer, 2006, ISBN 3-540-64881-X.