Nukleon

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Als Nukleonen [nukleˈoːnən] (Singular Nukleon [ˈnuːkleɔn]; von lat. nucleus „Kern“) bezeichnet man die beiden Teilchenarten, aus denen Atomkerne bestehen, nämlich Protonen und Neutronen.

Der experimentelle Befund, dass die an Atomkernen beobachtbare starke Wechselwirkung keinen Unterschied zwischen Proton und Neutron macht, brachte Heisenberg zu dem Konzept, die beiden Teilchenarten formal als zwei Zustände ein und derselben Teilchenart Nukleon zu betrachten;[1] die beiden Zustände unterscheiden sich nur durch eine Quantenzahl, die formal wie die Spinquantenzahl für Spin 1/2 erscheint und Isospin heißt. „Nukleon“ wurde in der Folge zunächst zur Sammelbezeichnung für die beiden Teilchenarten. Die Anzahl der Nukleonen eines Atomkerns, die Massenzahl, dient zur genauen Bezeichnung der Atomart (Nuklid) wie z. B. „Sauerstoff-16“ oder „Eisen-56“.

Im heutigen (2018) Standardmodell sind Nukleonen definiert als diejenigen Baryonen, die ausschließlich aus den leichten Up- und Down-Quarks zusammengesetzt sind und den Isospin 1/2 haben. Außer Proton und Neutron in ihren Grundzuständen gehören dazu auch angeregte Zustände mit einer solchen Quarkzusammensetzung, die sehr kurzlebigen Nukleonenresonanzen. Zählt man diese – wie in diesem Fall üblich – als eigene Teilchenarten, gibt es laut Particle Data Group mindestens 16 und möglicherweise bis zu 29 Nukleonen (Stand 2015). Hierbei werden die Ladungszustände nicht unterschieden; Proton und Neutron sind bei dieser Zählweise also ein und dasselbe Nukleon.

Die oben genannten je drei Quarks, die Valenzquarks, machen nur etwa 5 Prozent der Masse eines Nukleons aus. Die restliche Masse wird mit den virtuellen Seequarks und Gluonen erklärt. Einer Gruppe im Forschungszentrum Jülich gelang es 2008, die Massen von Proton und Neutron theoretisch zu berechnen.[2] Die Simulationen stimmen mit den Messwerten gut überein und bestätigen insoweit die Grundlagen der Quantenchromodynamik.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. J. Bleck-Neuhaus: Elementare Teilchen. 2. Auflage, Springer 2012, Seite 509, ISBN 978-3-642-32578-6
  2. Supercomputer berechnen erstmals die exakte Nukleonenmasse

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Wiktionary: Nukleon – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen