Teilchen
Datenbank-Abfrage
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Gluon g
Familie: Boson
Als Austauschteilchen der starken Wechselwirkung wirke ich auf Quarks und bin für den Zusammenhalt der Atomkerne verantwortlich.
Ich bin das Gluon, das Austauschteilchen der starken Wechselwirkung, und gehöre zur Familie der Bosonen. Ich bin elektrisch neutral und masselos und habe eine zusätzliche Eigenschaft – die sogenannte Farbladung, die in den Zuständen Rot, Blau und Grün vorkommt. Ich komme in acht verschiedenen Varianten vor, diese unterscheiden sich in der Kombination dieser Farbladungen und Antifarbladungen. Eine wichtige Aufgabe von uns ist es den Atomkern, der aus elektrisch neutralen Neutronen und positiv geladenen Protonen besteht, zusammenzuhalten. Wir müssen enorme elektrische Abstossungskräfte zwischen den Protonen überwinden. Da diese Kraft stärker sein muss als die elektrische Abstossung zwischen zwei positiv geladenen Protonen im Atomkern, wird sie auch die starke Kraft genannt. Wir halten auch die Neutronen und Protonen, die aus Quarks bestehen, zusammen. Ein Proton setzt sich aus zwei Up Quarks und einem Down Quark zusammen, ein Neutron aus einem Up Quark und zwei Down Quarks. Alle Quarks sind geladen und besitzen eine Farbladung. Quarks kombinieren sich immer so, dass sich ein farbneutraler, weisser Zustand bildet: ein rotes, blaues und ein grünes Quark können zusammen ein gebundenes Teilchen bilden. Zudem gibt es zu jedem Quark ein Antiquark mit genau umgekehrter elektrischer Ladung und umgekehrter Farbladung, antirot, antigrün und antiblau. Ein farbneutrales Teilchen kann also aus einem Quark und einem entsprechenden Antiquark zusammengesetzt werden oder aus drei (Anti-)Quarks. Ein Proton setzt sich zum Beispiel aus einem blauen und einem roten Up Quark und einem grünen Down Quark zusammen. Sowohl das Proton als auch das Neutron sind immer farbneutral.
Masse: 0 Ladung: 0 Spin 1 Nachweis: 1979 Lebensdauer: stabil Wechselwirkung: starke -
Photon ɣ
Familie: Boson
Als Austauschteilchen der elektromagnetischen Wechselwirkung wirke ich auf geladene Teilchen mittels Emission und Absorption.
Ich bin das Photon, die kleinste Einheit, aus der Licht besteht. Wie die anderen Wechselwirkungsteilchen auch gehöre ich zu der Familie der Bosonen. Ich vermittle die elektromagnetische Wechselwirkung. Als Lichtquant, also als Energie-Paket, welches keine Ruhemasse besitzt, kann ich mich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Meine Besonderheit als Quantenobjekt ist, dass ich je nach Art der Messung, Wellencharakter oder Teilchencharakter aufweise. Der Wellencharakter zeigte sich im Interferenz-Experiment von Thomas Young und Augustin Fresnel Anfang des 19. Jahrhunderts. Der Teilchencharakter wurde erstmals von Albert Einstein postituliert. Er beschrieb das Licht als diskrete Energieportionen und konnte damit den Photoeffekt beschreiben. Hier wird ein Elektron aus einer Bindung – z. B. in einem Atom oder im Valenzband oder im Leitungsband eines Festkörpers – gelöst, indem es ein Photon absorbiert. Die Energie des Photons muss dazu mindestens so gross wie die Bindungsenergie des Elektrons sein. Albert Einstein erhielt für seine Erklärung des Effekts im Jahre 1921 den Nobelpreis für Physik.
Masse: 0 Ladung: 0 Spin 1 Nachweis: 1887 Lebensdauer: stabil Wechselwirkung: elektromagnetische -
W+
Familie: Boson
Als Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung vermittle ich zwischen den Leptonen oder Quarks und bin unter anderem für Kernzerfälle verantwortlich.
Mein Name ist W+ und ich gehöre zur Familie der Bosonen. Genauso wie mein Antiteilchen W- und das Z Boson. Zusammen vermitteln wir die schwache Wechselwirkung zwischen den Leptonen und Quarks. Ich bin elektrisch positiv geladen und sehr schwer, etwa 85 mal schwerer als ein Proton! Meine spezielle Eigenschaft ist, dass ich ein Teilchen in ein anderes Teilchen umwandeln kann. Ich vermittle zum Beispiel im Beta-plus-Zerfall, einem radioaktiven Zerfallstyp von Atomkernen. Dabei wandelt sich ein Proton in ein Neutron um und es entsteht ein W+ Boson. Beim Zerfall W+-Bosons entstehen ein Positron (das ist das Antiteilchen vom Elektron) und ein Elektron-Neutrino. Der Prozess tritt bei Protonenüberschuss im Kern auf. Der resultierende Kern muss etwas weniger Energie haben als der Ursprungskern. Als reales Teilchen kann ich zusammen mit meinem Antiteilchen, dem W- -Boson, in einem Teilchenbeschleuniger zum Beispiel über die Reaktion e+e- → W+W- erzeugt werden. Allerding bin ich nur sehr kurzlebig. Meine mittlere Lebensdauer beträgt 3 x 10-25 s.
Masse: 80.4 GeV/c2 Ladung: 1 Spin 1 Nachweis: 1983 Lebensdauer: 3x10-25 s Wechselwirkung: schwache, elektromagnetische -
W-
Familie: Boson
Als Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung vermittle ich zwischen den Leptonen oder Quarks und bin unter anderem für Kernzerfälle verantwortlich.
Mein Name ist W- und ich gehöre zur Familie der Bosonen, genauso wie mein Antiteilchen W+ und das Z Boson. Zusammen vermitteln wir die schwache Wechselwirkung zwischen den Leptonen und Quarks. Ich bin elektrisch negativ geladen und sehr schwer, etwa 85 mal schwerer als ein Proton! Ich nur sehr kurzlebig, meine mittlere Lebensdauer beträgt 3 x 10-25 s. Meine spezielle Eigenschaft ist, dass ich ein Teilchen in ein anderes Teilchen umwandeln kann. Zum Beispiel kann ich ein Neutron in ein Proton umwandeln. Da das Neutron ein bisschen schwerer ist als ein Proton, zerfällt ein freies Neutron in ein Proton, ein Elektron und ein Anti-Neutrino mit einer Halbwertszeit von 10 Minuten. (Genauer gesagt wandelt die schwache Wechselwirkung dabei ein Up Quark in ein Down Quark und ein W- Boson um. Das W- zerfällt dann in ein Elektron und ein Anti-Neutrino.) Diese Umwandlung heisst Beta Zerfall. Diese Umwandlung war in den ersten paar Minuten nach dem Urknall ganz entscheidend. In den ersten drei Minuten unseres Universums entstanden aus den Quarks Protonen und Neutronen. Nach 3 Minuten nach dem Urknall war das Universum soweit abgekühlt, dass sich leichte Atomkerne Deuterium, Helium, Tritium und Lithium bilden konnten. Das Verhältnis von Wasserstoff (75%) und Helium (25%) ist dadurch bestimmt, dass ein grosser Teil der Neutronen zum Zeitpunkt der Bildung der Atomkerne schon zerfallen war. Wäre dies nicht der Fall gewesen, wären aus allen Protonen und Neutronen Helium entstanden, es hätten sich Heliumgaswolken gebildet, die zu Heliumsternen kollabiert wären, mit fatalen Folgen, da die Strahlung von Heliumsternen sehr viel härter ist.
Masse: 80.4 GeV/2 Ladung: -1 Spin 1 Nachweis: 1983 Lebensdauer: 3x10-25 s Wechselwirkung: schwache, elektromagnetische -
Z
Familie: Boson
Als Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung vermittle ich zwischen den Leptonen oder Quarks und bin verantwortlich für die neutralen Ströme.
Mein Name ist Z und ich gehöre zur Familie der Bosonen. Während die W-Bosonen elektrisch geladen sind, bin ich elektrisch neutral. Ich bin sehr schwer, etwa 100 mal schwerer als ein Proton! Ich bin mein eigenes Antiteilchen. Genau wie die W-Bosonen vermittle ich die schwache Wechselwirkung zwischen den Leptonen und Quarks. Werde ich zwischen Teilchen ausgetauscht, kann ich ihren Impuls und ihren Spin ändern. Da die Ruhemasse von uns W und Z Bosonen so gross ist, ist die Reichweite der schwachen Kraft nur sehr gering, etwa 10-18 m das heisst, sie verschwindet ganz ausserhalb des Radius eines Protons.
Masse: 91.2 GeV/c2 Ladung: 0 Spin 1 Nachweis: 1983 Lebensdauer: 3x10-25 s Wechselwirkung: schwache -
Higgs H
Familie: Boson
Mein Feld ist für die Masse der Teilchen verantwortlich. Je stärker die Teilchen mit meinem Higgs-Feld reagieren, desto mehr Masse erhalten sie.
Mein Name ist Higgs, ich wurde als einziges Teilchen nach einer Person benannt, dem Physiker Peter Higgs. Ich bin elektrisch neutral und bin sehr schwer – etwa 140 mal schwerer als ein Proton. Ich wurde erst 2012 am CERN entdeckt, nachdem fast fünfzig Jahre nach mir gesucht wurde. Ich gehöre zur Familie der Bosonen und stehe im engen Zusammenhang mit den W und Z Teilchen. Ich bin geboren als Konsequenz des sogenannten Higgsfeldes, dieses füllt das Universum homogen und isotrop aus. Mein Feld ist für die Masse der Teilchen verantwortlich: Je stärker die Wechselwirkung mit meinem Feld ist, desto grösser die Masse. Das Verhältnis der Massen der verschiedenen Elementarteilchen ist nicht erklärt, aber es ist von fundamentaler Bedeutung. Wäre zum Beispiel ein Elektron leichter, wäre das Atom instabil, wäre es schwerer, wäre die Bindungsenergie stärker und die Welt und das Leben ganz anders.
Masse: 125 GeV/c2 Ladung: 0 Spin 0 Nachweis: 2012 Lebensdauer: 2x10-22 s Wechselwirkung: schwache -
Graviton
Familie: Boson
Ich bin ein hypothetisches Teilchen und noch nie beobachtet worden
Ich bin das hypothetische Wechselwirkungsteilchen der Gravitation, welches die Gravitationskraft vermittelt. Physikalische Phänomene erklärt das Standardmodell durch Wechselwirkungen. Es gibt vier fundamentale Wechselwirkungen im Universum. Die starke Wechselwirkung, die schwache Wechselwirkung, die elektromagnetische Wechselwirkung und die Gravitation, die die schwächste Kraft ist. Albert Einstein definierte die Gravitation in der Allgemeinen Relativitätstheorie als geometrische Eigenschaft der Raumzeit, die von Masse oder Energie gekrümmt wird. Solche Beobachtungen werden an besonders massereichen Objekten, wie Sternen, Galaxien und schwarzen Löcher gemacht, sie verändern den Weg der Lichtstrahlen so, dass sie gekrümmt oder sogar verschluckt werden. Mein Name wurde in Anlehnung an das Photon der elektromagnetischen Wechselwirkung gewählt. Wie beim Photon erwartet man, dass ich elektrisch neutral bin und meine Ruhemasse exakt null ist, weil die Gravitation ebenso wie die elektromagnetische Wechselwirkung eine unendliche Reichweite hat. Ebenso würde ich mich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Nachgewiesen werden konnte ich noch nicht.
Masse: ? Ladung: 1 Spin ? Nachweis: - Lebensdauer: ? Wechselwirkung: Graviatation -
Elektron e-
Familie: Lepton
Ich bin verantwortlich für den elektrischen Strom und chemische Bindungen. In Atomen bewege ich mich um den Kern.
Ich bin das Elektron und gehöre zur Familie der Leptonen. Meinen Namen habe ich aus dem Altgriechischen, er bedeutet Bernstein. Bernstein spielte in frühen Versuchen mit Elektrizität eine wichtige Rolle. Ich bin den Menschen sehr vertraut durch die elektrische Leitfähigkeit in Metallen, diese ist die Grundlage der Elektrotechnik und der Elektronik. Ohne uns Elektronen würde es keine Atome und somit keine Moleküle, Zellen und Menschen geben. In Atomen bewegen wir uns um den Kern. Wir sind die Leichtgewichte der Elementarteilchen. Die Masse aller Elektronen eines durchschnittlichen menschlichen Körpers beträgt 20g. Ich bin negativ geladen und sehr stabil. Wenn ich jedoch auf mein Antiteilchen das Positron treffe, zerstrahlen wir beide in zwei Photonen.
Masse: 0.511 MeV/c2 Ladung: -1 Spin 1/2 Nachweis: 1897 Lebensdauer: stabil Wechselwirkung: schwache, elektromagnetische -
Myon μ-
Familie: Lepton
Ich habe sehr ähnliche Eigenschaften wie das Elektron, bin aber 207-mal schwerer und instabil. Ich entstehe, wenn ein Proton von der Sonne mit hoher Energie auf die Atmosphäre trifft.
Ich bin das Myon und gehöre zu der Familie der Leptonen. Ich habe sehr ähnliche Eigenschaften wie das Elektron bin aber 207-mal schwerer. Wir entstehen zum Beispiel, wenn kosmische Strahlung, welche zum grössten Teil aus Protonen von der Sonne besteht, mit hoher Energie auf die Atmosphäre trifft. Dies geschieht etwa auf einer Höhe von 10 km. Aus diesem Zusammenstoss von einem Proton mit einem Atom in der Atmosphäre entstehen sehr viele neue Teilchen, man nennt dies Teilchenschauer. Von uns entstehen so einige hunderte bis tausende pro Zusammenstoss. Wir haben eine sehr hohe Energie und fliegen fast mit Lichtgeschwindigkeit. Da wir eine sehr kurze mittlere Lebensdauer von 2 μs haben, müssten wir nach 600 Meter Flug zerfallen sein. Auf Meereshöhe lassen sich aber pro Sekunde rund 100 von uns pro Quadratmeter nachweisen. Die Erklärung liefert die spezielle Relativitätstheorie, welche besagt, dass die Lichtgeschwindigkeit in allen Bezugssystemen gleich ist. Die Zeit in einem bewegten Bezugssystem vergeht langsamer als in einem nicht bewegten. Da wir uns fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, dehnt sich für uns die Zeit um den sogenannten Lorenzfaktor. Wenn wir uns mit einer Geschwindigkeit von v = 0.998xLichtgeschwindigkeit bewegen, ist der Lorenzfaktor etwa 15. Somit würden die Beobachter uns 30 μs lang sehen. Dies entspricht einer Strecke von 9 km und stimmt mit den Messungen überein. Einen Anwendungsbereich findet sich zum Beispiel bei der Untersuchung von Pyramiden. Die Wissenschaftler messen wie viele von uns, die in der Atmosphäre entstanden, in den Pyramiden absorbiert werden. Daraus kann man zum Beispiel Rückschlüsse auf Hohlräume ziehen.
Masse: 106 MeV/c2 Ladung: -1 Spin 1/2 Nachweis: 1936 Lebensdauer: 2.2x10-6 s Wechselwirkung: schwache, elektromagnetische -
Tau τ-
Familie: Lepton
Ich bin 3500 mal schwerer als das Elektron und gehöre zur Kategorie Schwergewichte der Elementarteilchen.
Mein Name ist Tau, ich gehöre zur Familie der Leptonen. Mein ursprünglicher Name Tauon stammt aus dem Griechischen und steht für drittes, da ich neben dem Myon das dritte geladene elektronenartige Teilchen bin. Ich bin aber 3500 mal schwerer als das Elektron und gehöre zur Kategorie Schwergewichte der Elementarteilchen. Ich bin sehr instabil und zerfalle in weniger als einer Billionstel Sekunde in leichtere Leptonen wie Elektronen oder Myonen oder in Hadronen, das sind Teilchen, die aus Quarks und Antiquarks bestehen. Im frühen Kosmos waren die Energien genügend hoch, dass wir entstehen konnten, wir zerfielen jedoch schnell in andere Teilchen. Heute entstehen wir beispielsweise bei Sternenexplosionen, in Beschleunigern oder wenn schnelle Protonen aus dem Weltall auf die Erdatmosphäre treffen.
Masse: 1777 MeV/c2 Ladung: -1 Spin 1/2 Nachweis: 1975 Lebensdauer: 2.9x10-13 s Wechselwirkung: schwache, elektromagnetische -
Elektron Neutrino νe
Familie: Lepton
Man kann mich fast nicht stoppen und ich kann mich durch die sogenannten Neutrinooszillationen in ein Myon Neutrino oder Tau Neutrino umwandeln.
Ich bin das Elektron-Neutrino und gehöre zur Familie der Leptonen. Der Name Neutrino, kleines ungeladenes Teilchen, ist auf den Physiker Enrico Fermi zurückzuführen. Es gibt noch zwei weitere Arten von mir: Das Myon- und das Tau-Neutrino. Zudem gibt es auch noch die entsprechenden Anti-Neutrinos. Wir sind alle elektrisch neutral und haben eine sehr geringe Masse, so dass wir im Vakuum mit fast Lichtgeschwindigkeit fliegen können. Manchmal nennt man uns auch Geisterteilchen, da wir sehr schwer nachzuweisen sind und meistens nur indirekt gemessen werden können. Wir können fast nicht gestoppt werden und können die Erde, die Sonne, ja sogar ganze Galaxien durchqueren ohne abgebremst zu werden. Beim experimentellen Nachweis von solaren Neutrinos wurde weniger als die Hälfte der zu erwartenden Elektron- Neutrinos der Sonne nachgewiesen. Dieser Mangel ist als ”Solar Neutrino Problem” bekannt. Experimentell konnte gezeigt werden, dass dies daran liegt, dass sich die Elektronen-Neutrinos von der Sonne auf dem Weg von der Sonne bis zur Erde in Myonen-Neutrinos und Tau-Neutrinos umgewandelt haben. Dies nennt man Neutrino-Oszillation. Wir entstehen beim radioaktiven Zerfall. Im Atomkern wandelt sich zum Beispiel bei einem Beta-plus-Zerfall ein Proton in ein Neutron um, dabei entsteht ein Positron und ein Elektron-Neutrino. Eine natürliche Quelle von uns Neutrinos sind die thermonuklearen Fusionen innerhalb von Sternen oder Supernova- Explosionen.
Masse: < 1.1 eV/c2 Ladung: 0 Spin 1/2 Nachweis: 1956 Lebensdauer: undefiniert Wechselwirkung: schwache -
Myon Neutrino νμ
Familie: Lepton
Ich kann durch Galaxien fliegen ohne Energie zu verlieren und ich kann mich durch die sogenannte Neutrinooszillationen in ein Elektron Neutrino oder Tau Neutrino umwandeln.
Ich bin das Myon-Neutrino, und gehöre zur Familie der Leptonen. Neben mir gibt es noch zwei weitere von meiner Sorte: das Elektron-Neutrino und das Tau-Neutrino. Ich wechselwirke nur schwach mit Materie und besitze eine geringe, aber nicht verschwindende Masse, welche ausschlaggebend dafür ist, dass ich mich in ein Elektron-Neutrino oder ein Tau-Neutrino umwandeln kann, durch die sogenannte Neutrinooszillationen. Dabei handelt es sich um ein quantenmechanisches Phänomen, bei dem die Neutrinos ihren “Flavour” - ihre Sorte - ändern. Zum ersten Mal dabei erwischt wurde ich im Tokai to Kamioka-Experiment, als ich mich in ein Elektron-Neutrino umgewandelt habe. Ich stamme aus den Tiefen des Alls, aus der Sonne und aus der Erdatmosphäre. Hier entstehen wir in Teilchenschauern, ausgelöst durch kosmische Strahlung.
Masse: < 190 eV/c2 Ladung: 0 Spin 1/2 Nachweis: 1962 Lebensdauer: undefiniert Wechselwirkung: schwache -
Tau Neutrino ντ
Familie: Lepton
Ich bin ein Geisterteilchen und kann mich durch die sogenannte Neutrinooszillationen in ein Elektron Neutrino oder Myon Neutrino umwandeln.
Ich bin das Tau-Neutrino und gehöre zur Familie der Leptonen. Neben mir gibt es noch zwei weitere von meiner Sorte, das Elektron-Neutrino und das Myon- Neutrino. Ich wechselwirke nur schwach mit Materie und besitze eine geringe, aber nicht verschwindende Masse, welche ausschlaggebend dafür ist, dass ich mich in ein Elektron-Neutrino oder ein Myon- Neutrino umwandeln kann, durch die sogenannte Neutrinooszillationen. Zum ersten Mal dabei erwischt wurde ich in den unterirdischen Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) in Italien, als ich mich von einem Myon-Neutrino in ein Tau-Neutrino umgewandelt habe. Da wir Neutrinos kaum wechselwirken, können wir sehr weite Distanzen zurücklegen, ohne dass wir beeinflusst werden. Die mittlere freie Weglänge in Blei von Neutrinos aus der Sonne ist etwa 350 Milliarden Kilometer. Durch den menschlichen Körper strömen jede Sekunde 70 Milliarden Neutrinos pro Quadratzentimeter, ohne dass es zu einer Wechselwirkung kommt.
Masse: < 18.2 MeV/c2 Ladung: 0 Spin 1/2 Nachweis: 2000 Lebensdauer: undefiniert Wechselwirkung: schwache -
Positron e+
Familie: Lepton
Ich bin das Antiteilchen des Elektrons. Treffen wir beide zusammen, zerstrahlen wir in zwei Photonen.
Mein Name ist Positron, also eine Abkürzung aus positiver Ladung und Elektron, und ich gehöre zur Familie der Leptonen. Ich bin das Antiteilchen des Elektrons und unterscheide mich nur durch die elektrische Ladung und dem magnetischen Moment vom Elektron. Wenn ich auf mein Antiteilchen treffe, zerstrahlen wir beide in zwei Photonen. Ich war das erste bekannte Antiteilchen. 1928 wurde ich von Paul A. M. Dirac vorhergesagt und 1932 experimentell in der kosmischen Strahlung nachgewiesen. Neben der Grundlagenforschung werden wir in der modernen Medizintechnik, insbesondere in der Positronen-Emissions-Tomographie, eingesetzt.
Masse: 0.511 MeV/c2 Ladung: 1 Spin 1/2 Nachweis: 1932 Lebensdauer: stabil Wechselwirkung: schwache, elektromagnetische -
Anti- Myon μ+
Familie: Lepton
Ich bin positiv geladen und kann ein Elektron einfangen. Dabei entsteht ein exotisches Atom: Myonium. Es besteht aus mir und einem Elektron.
Ich bin das Anti-Myon, das Antiteilchen des Myons und bin positiv geladen. Durch die positive Ladung können Antimyonen, ähnlich wie Protonen oder Positronen, selber ein Elektron einfangen. Dabei entsteht ein exotisches Atom: das Myonium, bestehend aus einem Anti-Myon als Stellvertreter des Protons und einem Elektron. Es hat eine Lebensdauer etwa 2 μs. Das Myonium-Atom verhält sich chemisch wie Wasserstoff und stellt damit ein um den Faktor 9 leichteres Wasserstoffisotop dar.
Masse: 106 MeV/c2 Ladung: 1 Spin 1/2 Nachweis: 1936 Lebensdauer: 2.2x10-6 s Wechselwirkung: schwache, elektromagnetische -
Anti-Tau τ+
Familie: Lepton
Ich bin das Anti-Tau, das Antiteilchen. Das Tau und ich haben entgegengesetzte elektrische Ladung und ein entgegengesetztes magnetische Moment.
Ich bin das Anti-Tau, das Antiteilchen des Taus und unterscheide mich vom Tau nur durch die entgegengesetzte elektrische Ladung und dem magnetischen Moment. Experimentell nachgewiesen hat mich Martin Lewis Perl und seine Mitarbeiter 1975. In einem Linearbeschleuniger wurden in Experimenten Elektronen und Positronen aufeinander geschossen, aus den entstehenden Teilchen konnte meine Existenz nachgewiesen werden.
Masse: 1.78 MeV/c2 Ladung: 1 Spin 1/2 Nachweis: 1975 Lebensdauer: 2.9x10-13 s Wechselwirkung: schwache, elektromagnetische -
Anti- Elektron Neutrino νe
Familie: Lepton
Wenn ich mein eigenes Anti-Teilchen wäre, liesse sich das im neutrinolosen doppelten Betazerfall nachweisen.
Ich bin das Anti-Elektron-Neutrino. Bin ich mein eigenes Anti-Teilchen? Nachweisen liesse sich das im neutrinolosen doppelten Betazerfall. Dieses Experiment wurde in den italienischen Laboratori Nazionali del Gran Sasso durchgeführt. Allerdings gibt es bisher keine Anzeichen des neutrinolosen doppelten Betazerfalls. Bei dem einfachen Beta-minus-Zerfall zerfällt ein Neutron eines Kerns zu einem Proton unter Emission eines Elektrons und eines Anti-Elektron-Neutrinos. Beim doppelten Betazerfall werden zwei Neutronen in zwei Protonen umgewandelt und dabei zwei Elektronen und zwei Antineutrinos erzeugt. Wenn das Neutrino nun sein eigenes Antiteilchen wäre, könnten sich die beiden Teilchen im Innern des Kerns vernichten und man würde nur zwei Elektronen nachweisen. Dabei konnte Materie ohne ausgleichende Antimaterie entstehen. Dies könnte zu Hinweisen führen, warum im Universum kaum Antimaterie zu finden ist.
Masse: <1.1 eV/c2 Ladung: 0 Spin 1/2 Nachweis: 1956 Lebensdauer: undefiniert Wechselwirkung: schwache, elektromagnetische -
Anti- Myon Neutrino νμ
Familie: Lepton
Durch den menschlichen Körper fliegen jede Sekunde mindestens 70 Milliarden (Anti-)Neutrinos pro Quadratzentimeter, ohne dass es zu einer Wechselwirkung kommt.
Ich bin das Anti-Myon-Neutrino und gehöre zu den Leptonen der zweiten Generation. Sämtliche Neutrino und Antineutrinoreaktionen laufen über die schwache Wechselwirkung ab. Zwar unterliegen wir auch der Gravitation, diese ist aber so schwach, dass sie praktisch keinerlei Bedeutung hat. Auf der Erde bilden sich Neutrinos unter anderem in Schauern in der Atmosphäre. Kosmische Teilchen, zum Beispiel Protonen von der Sonne, kollidieren mit Teilchen der Atmosphäre. Dabei entstehen auch instabile subatomare Teilchen, deren Zerfallsprodukte unter anderem die dem Elektron und Myon zugeordneten Neutrinos und Antineutrinos sind. Ich entstehe zum Beispiel beim negativ geladenen Pionen-Zerfall. Wenn ein negatives Pion, das aus einem Down und einem Anti-Up-Quark besteht, zerfällt, entsteht ein Myon und einer von uns. Findet die Kollision von kosmischen Teilchen bereits im Weltall statt, so werden Neutrinos des gleichen Typs mit höheren Energien gebildet. Man spricht von energiereichen kosmischen Neutrinos.
Masse: < 190 eV/c2 Ladung: 0 Spin 1/2 Nachweis: 1962 Lebensdauer: undefiniert Wechselwirkung: schwache -
Anti- Tau Neutrino ντ
Familie: Lepton
Da wir Neutrinos kaum wechselwirken, können wir unbeeinflusst sehr weite Distanzen zurücklegen. Ich könnte durch ein Stück Blei von hier bis zum Alpha Centauri reisen, ohne Wechselwirkung.
Ich bin das Anti-Tau-Neutrino und gehöre zu den Leptonen der dritten Generation. Die meisten Neutrinos, die die Erde erreichen, stammen von unserer Sonne. Es dauert ein bisschen mehr als acht Minuten bis sie die Erde erreichen und sie behalten dabei exakt ihre Energie. Auf der Erde werden diese Energien gemessen und es lassen sich so die Prozesse im Sonneninnern verfolgen. Neutrinos liefern auch Informationen über Supernova-Explosionen und Prozesse in der Nähe von Schwarzen Löchern. Diese Neutrinos haben eine etwa zehn Millionen Mal höhere Energie als solche aus Supernova-Explosionen. Auch die Erde ist ein Neutrinolieferant. Die Erde kühlt sich im Laufe der Zeit ab, bei diesen Prozessen kommt es zu radioaktiven Zerfällen, bei denen Neutrinos erzeugt werden.
Masse: < 18.2 MeV/c2 Ladung: 0 Spin 1/2 Nachweis: 2000 Lebensdauer: undefiniert Wechselwirkung: schwache -
Up u
Familie: Quark
Wie alle Quarks komme ich nie alleine vor. Zusammen mit den Down Quarks bilden wir die Protonen und Neutronen, also die Bestandteile der Atomkerne.
Ich bin das Up Quark. Neben mir gibt es noch weitere fünf Quark-Sorten. Ich bin das Leichteste aus der Familie und habe eine elektrisch positive Ladung von 2/3. Ich trage auch eine Farbladung, diese ist rot, blau oder grün. Natürlich ist dies keine richtige Farbe sondern eine Beschreibung für eine Eigenschaft, die drei Zustände annehmen kann. Ein Quark ist gleich oft rot, grün oder blau. Wie alle Quarks komme auch ich nie alleine vor. In Zweier- oder Dreiergruppen finden wir Quarks uns zu anderen Teilchen zusammen. Die Regel für diese Gruppen ist sehr einfach: die Gesamtfarbe muss weiss sein also zum Beispiel drei Quarks mit den Farben rot, grün und blau oder ein Quark der Farbe rot und ein Anti-Quark der Farbe antirot. Zusammen mit den Down Quarks bilden wir die Protonen und Neutronen, also die Bestandteile der Atomkerne. Der Atomkern ist im Vergleich zum Atom sehr klein, beinhaltet aber fast die gesamte Masse. Zur Veranschaulichung kann man sich vorstellen, der Atomkern sei ein Fussballplatz, dann ist der Kern etwa so gross wie ein Reiskorn am Anstosspunkt. Wir sind zusammen mit dem Elektron für die Bildung der Materie verantwortlich. Ein Beispiel dazu: Ein Mensch besteht aus etwa 1028 Up Quarks, 1028 down Quarks und 1028 Elektronen.
Masse: 2.2 MeV/c2 Ladung: 2/3 Spin 1/2 Nachweis: 1969 Lebensdauer: stabil Wechselwirkung: schwache, starke, elektromagnetische -
Down d
Familie: Quark
Wie alle Quarks komme ich nie alleine vor. Ich verbinde mich mit anderen Quarks zu neuen Teilchen. Zusammen mit dem Up Quark und dem Elektron sind wir die Bausteine der Materie.
Ich bin das Down Quark und ein Leichtgewicht. Ich bin negativ geladen, meine Ladung beträgt – 1/3. Wie alle Quarks komme ich nie alleine vor. Ich verbinde mich mit anderen Quarks zu neuen Teilchen. Ein Proton mit der Ladung 1 besteht aus zwei Up-Quarks mit der Ladung 2/3 und einem Down-Quark mit der Ladung – 1/3. Ein Neutron, welches keine Ladung besitzt, besteht aus einem Up-Quark mit der Ladung 2/3 und zwei Down-Quarks mit der Ladung – 1/3. Betrachtet man die Masse der Protonen und der Neutronen, sind diese wesentlich grösser als die Summe der darin enthaltenen Quarkmassen. Diese zusätzliche Masse rührt von der grossen Energie, die uns Quarks zusammenhält. Die gesamte positive Ladung des Atoms ist im Kern. Die starke Wechselwirkung – mit ihren Austauschteilchen, den Gluonen – bewirkt, dass die Abstossungskräfte überwunden werden und der Kern zusammengehalten wird.
Masse: 4.7 MeV/c2 Ladung: -1/3 Spin 1/2 Nachweis: 1969 Lebensdauer: stabil Wechselwirkung: schwache, starke, elektromagnetische -
Charm c
Familie: Quark
Meinen Namen Charm habe ich erhalten, da ich die Theorie der Quarks besonders charmant ergänze.
Ich bin das Charm Quark und bilde zusammen mit dem Strange Quark die zweite Generation der Familie der Quarks. Ich habe die Ladung +2/3. Meinen Namen habe ich erhalten, da ich die Theorie der Quarks besonders charmant ergänze. Es stellte sich nämlich heraus, dass die schwache Kernkraft nur über die geladenen W-Bosonen einen Zerfall des Strange-Quarks bewirken kann, nicht aber durch das neutrale Z-Boson. Das lässt sich in der Theorie nur über die Existenz eines Partnerquarks zum Strange-Quark erklären. Das Charm-Quark wurde also durch die Theorie vorhergesagt, bevor es experimentell nachgewiesen wurde.
Masse: 1.28 GeV/c2 Ladung: 2/3 Spin 1/2 Nachweis: 1974 Lebensdauer: 10-12 s Wechselwirkung: schwache, starke, elektromagnetische -
Strange s
Familie: Quark
Meinen Namen Strange habe ich erhalten, da ich mich in Teilchen befinde, die eine längere Lebensdauer haben als erwartet.
Ich bin das Strange Quark und das drittleichteste Teilchen in der Quark Familie. Wie das Down-Quark habe ich eine Ladung von -1/3. Meinen Namen Strange habe ich erhalten, da ich mich in Teilchen befinde, die eine längere Lebensdauer haben als erwartet. Das liegt daran, dass ich im Gegensatz zu meinen leichteren Familienmitgliedern nicht durch die starke oder elektromagnetische Wechselwirkung zerfallen kann, sondern viel langsamer über die schwache Wechselwirkung. Man glaubte, dass dies eine “seltsame” Zerfallsart sei, weshalb die Wissenschaftler mir den Namen Strange gaben. Teilchen mit zwei Strange-Quarks werden als „doppelt seltsame Teilchen“ bezeichnet. Es wird vermutet, dass wir in schweren Neutronensternen als stabile seltsame Materie existieren könnten. Bei genügend grossem Druck werden hier Neutronen in ihre Quark-Bestandteile zerlegt, wobei sich eines der beiden Down-Quarks in ein Strange-Quark umwandeln könnte.
Masse: 96 MeV/c2 Ladung: -1/3 Spin 1/2 Nachweis: 1969 Lebensdauer: 5x10-8 s Wechselwirkung: schwache, starke, elektromagnetische -
Top t
Familie: Quark
Ich bin das schwerste Elementarteilchen, meine Ruhemasse ist fast so gross wie ein Goldatom. Deshalb zerfalle ich so schnell, dass ich mich nicht mit anderen Quarks verbinden kann.
Ich bin das Top Quark. Wie das Up-Quark habe ich eine positive Ladung von 2/3. Zusammen mit dem Bottom Quark gehöre ich zur dritten Generation der Quarks. Ich bin das schwerste Elementarteilchen, meine Ruhemasse ist fast so gross wie die Masse eines Goldatoms. Ich bin sehr instabil. Ich wurde zusammen mit dem Bottom Quark 1976 von Gottfried und Eichten theoretisch vorhergesagt, aber erst 1995 konnte ich experimentell nachgewiesen werden, denn um mich zu erzeugen, sind sehr hohe Energien nötig.
Masse: 173 GeV/c2 Ladung: 2/3 Spin 1/2 Nachweis: 1995 Lebensdauer: 6x10-25 s Wechselwirkung: schwache, starke, elektromagnetische -
Bottom b
Familie: Quark
Teilchen, die aus mir zusammengesetzt sind, leben länger. Man nennt mich auch Beauty Quark.
Ich bin das Bottom Quark und gehöre zur dritten Generation der Familie der Quarks. Manchmal nennt man mich auch Beauty Quark. Meine Ladung beträgt -1/3. Ich bin zusammen mit dem Top Quark 1976 von Gottfried und Eichten theoretisch vorhergesagt und schon ein Jahr später experimentell bestätigt worden. Durch die Theorie des sogenannten Standardmodells, das auf Symmetriebetrachtungen beruht, wurden sechs Quarks postuliert, welche später auch alle nachgewiesen werden konnten.
Masse: 4.18 GeV/c2 Ladung: -1/3 Spin 1/2 Nachweis: 1977 Lebensdauer: 2x10-12 s Wechselwirkung: schwache, starke, elektromagnetische -
Anti- Up u
Familie: Quark
Quarks und wir Antiquarks vernichten uns gegenseitig. Antimaterie kommt im Universum fast nicht vor. Dies ist auf eine Asymmetrie am Anfang des Universums zurückzuführen.
Ich bin das Antiteilchen des Up Quarks und habe die Ladung -2/3. Quarks tragen eine Farbladung, die die Werte rot, grün und blau annehmen können. Wir Antiquarks tragen entsprechend die Farbladung antirot (cyan), antigrün (magenta) oder antiblau (gelb). Wenn wir Antiquarks mit einem Quark ein Paar - also ein Meson - bilden, wechseln wir ständig unsere Farben. Das Quark ist gleich oft rot, grün oder blau und wir gleich häufig cyan, magenta oder gelb. Die Aufgabe des “Farbladungstransports“ übernehmen die Austauschteilchen der starken Wechselwirkung, die Gluonen. Quarks und wir Antiquarks vernichten uns gegenseitig. Materie im Universum besteht, aus Up und Down Quarks und Elektronen. Antimaterie wird nur in kleinen Bruchteilen beobachtet. Dies ist auf eine Asymmetrie am Anfang des Universums zurückzuführen. Obwohl beim Urknall gleiche Mengen Materie und Antimaterie entstanden, dominiert im heutigen Universum die Materie. Dies ist auf einen feinen Unterschied im Verhalten der Materie und Antimaterie zurückzuführen, der bis heute noch nicht verstanden ist. Bei bestimmten Zerfällen gibt es experimentelle Hinweise auf solche Differenzen, sie reichen aber nicht, um zu erklären, wieso das Universum nur aus Materie besteht. Antimaterie ist Materie, die aus Antiteilchen besteht. Anti-Atome haben Atomhüllen aus Positronen und Atomkerne aus Anti-Up und Anti-Down Quarks welche die Antiprotonen und Antineutronen bilden. Anti-Atome und -Moleküle sind in der Natur unbekannt und können nur in aufwendigen Experimenten hergestellt werden.
Masse: 2.2 MeV/c2 Ladung: -2/3 Spin 1/2 Nachweis: 1969 Lebensdauer: Stabil Wechselwirkung: schwache, starke, elektromagnetische -
Anti- Down d
Familie: Quark
Antimaterie ist Materie, die aus Antiteilchen besteht. Anti-Atome haben Atomhüllen aus Positronen und Atomkerne aus Anti- Up und Anti- Down Quarks, welche die Antiprotonen und Antineutronen bilden.
Ich bin das Antiteilchen des Down Quarks und habe die Ladung +1/3. Wenn wir ein Quark-Antiquark-Paar bilden, spricht man von Mesonen. Baryonen dagegen sind aus drei Quarks oder drei Antiquraks aufgebaut. Zu diesen zählen auch die Materiebausteine Proton (zwei Up Quarks und ein Down Quark) und Neutron (zwei Down Quarks und ein Up Quark). Nun haben aber Physiker in Experimenten exotische Teilchen aus vier und mehr Quarks entdeckt: Das Tetraquark bestehend aus zwei Quarks und zwei Anti-Quarks. Nachgewiesen wurde es zum ersten Mal am LHC als ein Zustand mit einem einen Charm- und einem Anti-Charm-Quark sowie einem Strange- und einem Anti-Strange-Quark. Das neu entdeckte Tetraquark könnte ein echter Vier-Quark-Zustand sein oder aber eine Art “Molekül” aus zwei Untereinheiten. Ebenso wurde am CERN ein Zustand mit vier Quarks und einem Anti-Quark – ein Pentaquark – nachgewiesen. Theoretisch könnten auch Zustände mit mehr als fünf Quarks existieren.
Masse: 4.7 MeV/c2 Ladung: 1/3 Spin 1/2 Nachweis: 1969 Lebensdauer: stabil Wechselwirkung: schwache, starke, elektromagnetische -
Anti- Charm c
Familie: Quark
Erzeugt werde ich in Teilchenbeschleunigern. Elektrisch geladene Teilchen werden dort auf hohe Energien gebracht. Beim Zusammenstoss anderen Teilchen können Quarks und Antiquarks entstehen.
Ich bin das Anti-Charm Quark und trage im Gegensatz zu meinem Antiteilchen dem Charm Quark eine negative Ladung von -2/3. Erzeugt werden kann ich zum Beispiel in Teilchenbeschleunigern. Elektrisch geladene Teilchen wie Elektronen werden dort mithilfe elektromagnetischer Kräfte auf hohe Energien beschleunigt. Diese Teilchen prallen mit anderen Teilchen zusammen, dabei wird so viel Energie frei, dass daraus neue Teilchen entstehen können, also auch wir Quarks und Antiquarks. Meine Entdeckung wurde von zwei unabhängigen Teams am selben Tag im Jahre 1974 bekanntgegeben.
Masse: 1.28 GeV/c2 Ladung: -2/3 Spin 1/2 Nachweis: 1974 Lebensdauer: 10-12 s Wechselwirkung: schwache, starke, elektromagnetische -
Anti- Strange s
Familie: Quark
Auch ich bin wie alle Quarks ein Gruppenwesen und verbinde mich mit einem Quark zu einer Zweiergruppe (Meson) oder mit zwei anderen Antiquarks zu einer Dreiergruppe (Baryon).
Ich bin das Anti-Strange Quark, ein Mittelgewicht, positiv geladen mit der Ladung 1/3 und gehöre zur zweiten Generation der Anti-Quarks. Auch ich bin wie alle Quarks ein Gruppenwesen und verbinde mich mit einem Quark zu Zweiergruppen, den Mesonen, oder mit zwei anderen Anti-Quarks zu Dreiergruppen, den Baryonen. Verantwortlich dafür ist die Starke Wechselwirkung, die über Gluonen vermittelt wird. Die Starke Kraft wird umso grösser, je weiter die Quarks voneinander entfernt sind. Versucht man den Abstand der Quarks zu vergrößern, wird die Energie sogar so gross, dass neue Quarks entstehen. Zwar kann man so die ursprünglichen Quarks voneinander trennen, aber es bilden sich gleich wieder neue Gruppen. Verbinden sich Quarks zu neuen Teilchen, ist die Masse der neuen Teilchen grösser als die Summe der Quarkmassen. Diese zusätzliche Masse ergibt sich aus der grossen Energie, die die Quarks zusammenhält. Nach Einsteins Relativitätstheorie macht diese Energie schwer. Quarks weisen erstaunlich grosse Unterschiede in ihren Massen auf: Das leichteste ist das Up Quark, das 470-mal leichter als ein Proton ist, und das schwerste, das Top-Quark, ist 180-mal massereicher als ein Proton – oder fast so schwer wie ein Bleiatom. Warum die Massen der Elementarteilchen so unterschiedlich sind, ist bislang noch unklar.
Masse: 96 MeV/c2 Ladung: 1/3 Spin 1/2 Nachweis: 1968 Lebensdauer: 5x10-8 s Wechselwirkung: schwache, starke, elektromagnetische -
Anti- Top t
Familie: Quark
Ich bin zu kurzlebig um Mesonen oder Baryonen zu bilden. Mit meiner hohen Masse bin ich besonders interessant, um das Standardmodell zu überprüfen.
Ich bin das Anti- Top Quark und ein Schwergewicht. Man bezeichnet mich als schüchtern, weshalb ich erst 1995 experimentell nachgewiesen wurden. Ich bin negativ geladen mit einer Ladung von -2/3. Ich bin zu kurzlebig um Mesonen oder Baryonen zu bilden. Mit meiner hohen Masse bin ich besonders interessant für physikalische Untersuchungen, die nach der sogenannten neuen Physik suchen, also nach neuen Teilchen oder Kräften. Wir können in einem Teilchenbeschleuniger erzeugt werden. Mittels elektromagnetischer Kräfte werden geladene Teilchen auf hohe Energien beschleunigt. Diese Teichen werden entweder auf feste Ziele gelenkt oder stossen mit anderen Teilchen zusammen. Beim Aufprall wird so viel Energie frei, dass neue Teilchen entstehen können. Ich zum Beispiel, kann in einer Proton-Antiproton-Kollision durch Quark-Antiquark-Annihilation oder Gluonfusion erzeugt werden. In einer Quark-Antiquark Annihilation wechselwirkt ein Quark aus dem Proton mit einem Antiquark aus dem Antiproton. Bei der Gluonfusion wechselwirken je ein Gluon aus dem Proton und dem Antiproton miteinander. In beiden Fällen wird gleichzeitig ein Top und ein Anti-Top Quark erzeugt. Danach zerfallen die (Anti) Top Quarks zu 99.8% in ein (Anti) Bottom Quark und in ein W-Boson.
Masse: 173 GeV/c2 Ladung: -2/3 Spin 1/2 Nachweis: 1995 Lebensdauer: 6x10-25 s Wechselwirkung: schwache, starke, elektromagnetische -
Anti- Bottom b
Familie: Quark
Das Bottom Quark und ich spielen bei der Suche nach neuen Effekten oder Teilchen eine wichtige Rolle.
Ich bin das Anti-Bottom Quark und gehöre zur dritten Generation der Anti-Quarks. Meine Ladung ist 1/3. Das Standardmodell der Teilchenphysik wurde über mehrere Jahrzehnte entwickelt, um Eigenschaften und Wechselwirkungen von Elementarteilchen zu beschreiben. Aber es ist nicht vollständig. Das Bottom Quark und ich spielen in der Erforschung der sogenannten neuen Physik, d.h. neuen Teilchen oder neuen Wechselwirkungen eine wichtige Rolle.
Masse: 4.18 GeV/c2 Ladung: 1/3 Spin 1/2 Nachweis: 1997 Lebensdauer: 2x10-12 s Wechselwirkung: schwache, starke, elektromagnetische -
Dark Matter
Familie:
Ich bin ein hypothetisches Teilchen und noch nie beobachtet worden
Ich bin ein hypothetisches schwach wechselwirkendes massereiches Teilchen und werde auch WIMP (Weakly Interacting Massive Particles) genannt. Verschiedene Phänomene bei der Beobachtung des Weltalls weisen darauf hin, dass es mehr Masse im Universum gibt als wir sehen. Diese fehlende Masse nennt man Dunkle Materie im Gegensatz zur leuchtenden Materie der Sterne. Ein Beispiel dafür ist die Rotationskurve einer Galaxie, die die Geschwindigkeit eines Sternes im Verhältnis zu ihrem Abstand vom Galaxienzentrum beschreibt. Man würde erwarten, dass die Geschwindigkeit mit dem Radius abnimmt. Nun beobachtet man, dass die Geschwindigkeit ab einem bestimmten Radius konstant bleibt, was auf dunkle Materie zurückgeführt wird, die sich zusätzlich zur sichtbaren Materie in der Galaxie befindet. Wer bin ich? Wir wissen es nicht aber es gibt viele theoretische Modelle, die mich beschreiben. Sicher ist nur, dass ich neutral bin und eine Masse habe. In vielen Modellen bin ich stabil und ziemlich schwer, in anderen Modellen kann ich aber auch leicht sein, vielleicht ein Neutrino. Vermutlich bin ich sehr alt und schon in den ersten Anfängen des Universums entstanden. Vielleicht bin ich mein eigenes Antiteilchen und könnte mich selbst vernichten. Dabei entstünde Gamma-Strahlung und diese könnte beobachtet werden. In ganz vielen Experimenten auf der Erde und auf Satelliten wird nach mir gesucht aber ich habe mich bis jetzt gut versteckt.
Masse: ? Ladung: 0 Spin ? Nachweis: - Lebensdauer: ? Wechselwirkung: ?, Graviatation