η-Meson

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η

Klassifikation
Boson
Hadron
Meson
Eigenschaften [1]
Ladung neutral
Masse 547,862(18) MeV/c2
SpinParität 0
Isospin 0 (z-Komponente 0)
mittlere Lebensdauer 5,0(2) · 10−19 s
Zerfallsbreite 0,00131(5) MeV
Wechselwirkungen 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 3,32(15) · 10−21 s
Zerfallsbreite 0,198(9) MeV
Quark-Zusammensetzung \tfrac{u\bar{u} + d\bar{d} + s\bar{s}}{\sqrt{3}}

Das η-Meson (Eta-Meson) und das η′-Meson (lies: „Eta-Strich-Meson“) sind Mesonen. Sie unterliegen der starken Wechselwirkung und gehören damit zu den Hadronen.

Beschreibung[Bearbeiten]

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

Die drei zueinander orthogonalen Linearkombinationen der o.g. Quark-Antiquark-Zustände werden dabei wie folgt identifiziert:

(u\bar{u} - d\bar{d}) / \sqrt{2} mit dem \pi^0-Meson
(u\bar{u} + d\bar{d} - 2 s\bar{s}) / \sqrt{6} mit \eta_8, einem η-Zustand im SU(3)-Oktett
(u\bar{u} + d\bar{d} +   s\bar{s}) / \sqrt{3} mit \eta_1, einem η-Zustand im SU(3)-Singulett.

Die physikalischen (Massen-)Zustände η und η′ ergeben sich wiederum als Linearkombinationen von η8 und η1:[2]

\left( \begin{array}{cc} \cos\theta_\mathrm{P} & - \sin\theta_\mathrm{P} \\ \sin\theta_\mathrm{P} & \cos\theta_\mathrm{P} \end{array}\right) \left( \begin{array}{c} \eta_8 \\ \eta_1 \end{array}\right) = \left( \begin{array}{c} \eta \\ \eta' \end{array} \right).

Der so eingeführte Mischungswinkel \theta_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:

\eta  \approx \eta_8
\eta' \approx \eta_1 .

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.

Zerfallskanäle[Bearbeiten]

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.

Die Hauptzerfallskanäle des η′ sind mit einem Anteil von rund 65 % der Zerfall in ein η-Meson und zwei Pionen (π+πη oder π0π0η) und mit insgesamt 29 % der Zerfall in ρ0γ oder π+πγ.

Literatur[Bearbeiten]

  • 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[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Die Angaben über die Teilcheneigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, entnommen aus: J. Beringer et al. (Particle Data Group): 2013 Review of Particle Physics. In: Physical Review D. Bd. 86, 2012, 010001 und Vorlage:Internetquelle/Wartung/Zugriffsdatum nicht im ISO-Format2013 partial update for the 2014 edition. Particle Data Group, abgerufen am 26. Februar 2014 (englisch)..
  2. Reviews – Quark Model (PDF; 644 kB) 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.