Eta-Meson

η
Klassifikation
Boson Hadron Meson
Eigenschaften
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
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 Eta-Meson (η-Meson) und das η′-Meson (lies: "Eta-Strich-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 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:

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

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.

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.

Zerfallskanäle

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.

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