Ω-Baryon

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Ω

Klassifikation
Fermion
Hadron
Baryon
Eigenschaften [1]
Ladung −1 e
(−1,602 · 10−19 C)
Ruheenergie 1672,45(29) MeV
magnetisches Moment −2,02(5) μN
SpinParität 32+
Isospin 0 (z-Komponente 0)
mittlere Lebensdauer 0,821(11) · 10−10 s
Quark-Zusammensetzung 3 Strange
Quark structure omega.svg
Nachweis des ersten Ω (1964).[2] Die an Erzeugung und Zerfall beteiligten Teilchen hinterließen Spuren in der Blasenkammer (hier nachgezeichnet). Gestrichelt dargestellt sind elektrisch neutrale Teilchen, die im Detektor nicht sichtbar waren. Beim Zerfall entstand ein π sowie ein Ξ0, das weiter in ein Λ0 und ein π0 zerfiel; das Λ0 zerfiel in ein Proton und ein π; das (aufgrund seiner kurzen Lebensdauer hier nicht sichtbare) π0 in zwei Photonen (γ), die jeweils ein Elektron-Positron-Paar erzeugten.

Das Ω-Baryon, auch Omega-Baryon, ist ein relativ langlebiges Hadron, das zur Gruppe der Baryonen gehört.

Das Teilchen wurde 1961 auf Grund theoretischer Überlegungen vorhergesagt und 1964 am Brookhaven National Laboratory in einer Blasenkammer experimentell nachgewiesen.[2] Mit seiner sss-Konfiguration ist es bisher das einzige bekannte Teilchen, das aus drei schweren (d. h. nicht der ersten Elementarteilchenfamilie angehörenden) Quarks desselben Flavours besteht. Seine Strangeness beträgt daher −3.

Erzeugung und Zerfall[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Da bei der Erzeugung über die starke Wechselwirkung die Strangeness-Quantenzahl erhalten bleibt, müssten bei der Erzeugung eines Ω neben drei s-Quarks auch drei s-Antiquarks erzeugt werden. Dies lässt sich auf drei ss-Paare reduzieren, wenn einer der Reaktionspartner ein K (Kaon) ist, weil dieses schon ein s-Quark enthält. Wegen der Erhaltung der Baryonenzahl muss der andere Reaktionspartner ein Baryon sein, am einfachsten ein Proton (p):

K (us) + p (uud) → Ω (sss) + K+ (us) + K0 (ds)

Der Zerfall ist aus energetischen Gründen nur in Teilchen mit insgesamt weniger als drei s-Quarks möglich und kann daher nur über die schwache Wechselwirkung geschehen, z. B. durch:

Ω (sss) → Λ0 (uds) + K (us)
Ω (sss) → Ξ0 (uss) + π (ud)

Scheinbare Verletzung des Pauli-Prinzips[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das -Teilchen (sss) stellte vor Einführung der Farbladung, ähnlich dem - (uuu) und dem -Teilchen (ddd), eine Verletzung des Pauli-Prinzips dar. Es handelt sich bei allen drei Teilchen um Mitglieder des Baryonendekupletts mit einem Spin von 32. Da Quarks Fermionen mit Spin 12 sind, müssen die Spins der drei Quarks parallel stehen, damit die Vektorsumme 32 ergibt. Dies wiederum bedeutet, dass die Quarks in allen Quantenzahlen gleich sind. Dies würde implizieren, dass die Wellenfunktion des Omega symmetrisch ist. Das Pauli-Prinzip fordert jedoch für Fermionen eine anti-symmetrische Wellenfunktion.

Das Problem wurde gelöst, indem man einen zusätzlichen inneren Freiheitsgrad für Quarks postulierte, die Farbladung. Damit unterscheiden sich die Quarks wieder in mindestens einer Quantenzahl, und ihre Wellenfunktionen sind wieder anti-symmetrisch.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. 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 2013 partial update for the 2014 edition. Particle Data Group, abgerufen am 26. Februar 2014 (englisch)..
  2. a b V. E. Barnes et al.: Observation of a Hyperon with Strangeness Minus Three In: Physical Review Letters. Band 12, 1964, S. 204 (online)