Fremdheit der Elementarteilchen

Was ist die Eigenschaft, deren Verletzung zur Annahme der Fremdheit geführt hat? Wurde vor der Entdeckung von Strangeness angenommen, dass Teilchen, die durch starke Wechselwirkungen entstehen, nur durch starke Wechselwirkungen zerfallen können? Aber die Entdeckung von Teilchen wie Kaonen und Baryonen zeigte, dass sie durch starke Wechselwirkung erzeugt wurden, aber durch schwache Wechselwirkung zerfielen. Ist das die Eigenschaft, die Fremdheit genannt wird?

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Es gibt weltweit sechs Arten (Flavours) von Quarks. u- und d-Quarks sind die leichtesten und Protonen, Neutronen und leichte Mesonen (also die langlebigen Hadronen) bestehen aus diesen beiden. Das nächste Quark - s-Quark vom "strange quark", ist viel schwerer (95 MeV im Vergleich zu ~2 MeV und ~5 MeV für u bzw. d)

Die elektromagnetische und starke Wechselwirkung bewahrt das Aroma. Das heißt, wenn zB das s-Quark das Photon oder Gluon abstrahlt oder absorbiert, bleibt es das s-Quark. Wenn es also keine schwache Wechselwirkung gäbe, wäre das S-Quark (oder genauer gesagt das leichteste Hadron, das es als Bestandteil hat) stabil und würde niemals zerfallen, einfach weil es keinen Prozess gibt, der einen solchen Zerfall liefert.

Sie können den Erhaltungssatz der Anzahl der S-Quarks einführen. Es ist diese konservierte Zahl, die "Fremdheit" genannt wird. Wenn Sie die Lichtteilchen mit genügend Energie kollidieren lassen, können Sie das s-Quark-Anti-s-Quark-Paar erzeugen. Damit könnte man die Paare dieser schweren Hadronen mit s-Quark erzeugen, die jedoch nie von selbst zerfallen würden (um die Gesamtfremdheit von null zu erhalten).

In der realen Welt gibt es eine schwache Wechselwirkung, die den Geschmack verändert, dh S-Quark kann W-Boson ausstrahlen und sich in U-Quark verwandeln. Die schwache Wechselwirkung ermöglicht es allen Hadronen (außer Protonen), durch neue Prozesse zu zerfallen, und für Ihre Frage "wurde angenommen, dass Teilchen, die durch starke Wechselwirkungen erzeugt werden, nur durch starke Wechselwirkungen zerfallen können?" Die Antwort ist ein klares NEIN - die schwache Wechselwirkung wurde genau in den Hadronzerfällen entdeckt. Wichtiger für uns ist jetzt, dass die schwache Wechselwirkung den einzigen Mechanismus des Zerfalls der Hadronen mit S-Quark in die leichteren Hadronen ohne S-Quark liefert.

Da die schwache Wechselwirkung jedoch, nun ja, schwach ist, zerfallen die Hadronen mit S-Quark viel langsamer als die Hadronen mit vergleichbarer Masse, aber ohne S-Quark. In den 50er Jahren kannte natürlich niemand Quarks und wegen dieser überraschenden Eigenschaft wurden die Hadronen mit dem S-Quark als "seltsam" bezeichnet.