- Die Elementarteilchen Der Aufbau der Materie - Die Elementarteilchen
Der Aufbau der Materie ?
Entdeckung des Quarks Versuche im Teilchenbeschleuniger: Teilchen werden auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und auf ein „target“ geschossen, sodass sie zerteilt werden. Registrierung der Bruchstücke: >200 Elementarteilchen „Teilchenzoo" Umwandlung von Teilchen mithilfe großer Energie in andere Teilchen/Strahlung: Einheitlichkeit der Materie ? Masse = kondensierte Energie ! Weiterer Versuch: Elektron (v fast c) prallt auf Proton Nachweis der Existenz von Quarks
Der Aufbau der Materie ?
Die Ladung der kleinsten Teilchen Das Elektron besitzt die Ladung – e. Proton und Neutron setzen sich aus jeweils drei Quarks zusammen. Diese haben unterschiedliche Ladungen: Up: 2/3 Down: - 1/3 Das Antiteilchen hat die gleiche Masse wie sein korrespondierendes Teilchen, aber bei Ladungen (z.B. der elektrischen Ladung) besitzt es das entgegengesetzte Vorzeichen.
Der Teilchenzoo – Erste Gliederung der Elementarteilchen 1. Generation (leicht) (Anti-) Materie 2. Generation (schwerer) 3. Generation (schwer) Flavour-quantenzahlen Mesonen (Quark-Antiquark) o. Baryonen (3Quarks) Hadronen Zu jedem Teilchen gibt es ein Antiteilchen.
… und noch mehr Teilchen: Die 4 Wechselwirkungen koppelt an Farbladung Zusammenhalt Quarks n-p; keine Q, m wird mit zunehmender Entfernung stärker koppelt an el. Ladung Anziehung ++, Abstoßung +-; Quantensprünge; keine Q, m unendliche Reichweite, v=c Wirkt v.a. bei Zerfällen o. Umwandlungen (z.B. Beta; pn); W leicht geladen, große Masse kurze Wirkungsreichweite Koppelt an Masse Zusammenhalt… ; keine Q,m, unendliche Reichweite; v=c
… und noch mehr Teilchen: Die 4 Wechselwirkungen Die Starke Kraft sorgt mittels Gluonen (Austauschteilchen, die sich zwischen den Quarks hin und her bewegen) für den Zusammenhalt der Quarks in den Protonen und Neutronen Zusammenhalt n – p Die elektromagnetische Kraft tritt auf, wenn elektrische Ladungen im Spiel sind. Sie sorgt dafür, daß sich gleichnamige Teilchen abstoßen und Ungleichnamige anziehen. Sie wird von Photonen übertragen. kann sie wie andere Kräfte für Energie- und Impuls-Austausch sorgen, wirkt aber vor allem bei Zerfällen oder Umwandlungen der beteiligten Teilchen, etwa dem Betazerfall bestimmter radioaktiver Atomkerne. Dh. "schwache Wechselwirkung" ist notwendig um ein Neutron in ein Proton zu verwandeln und andersrum. Die Gravitation sorgt dafür, daß sich alle Teilchen die eine Masse haben gegenseitig anziehen.
Alle Teilchen auf einen Blick Spin: ganzzahlig Spin: halbzahlig Austauschteilchen: Photon, W +, W -, Z 0, Gluon, Graviton Leptonen: e, n e, m , n m , t , n t Quarks: u, d, s, c, b, t Bosonen Fermionen
Kriterien d. Unterscheidung d. Teilchen Die zentrale Einteilung der Elementarteilchen folgt den Grundsätzen: Elementarteilchen werden in drei Generationen und zwei Gruppen - Quarks und Leptonen - eingeteilt. Jeder Generation gehören zwei Arten von Quarks und zwei Arten von Leptonen an. Zu jedem Teilchen gibt es ein Antiteilchen.
Weitere Kriterien der Unterscheidung der Teilchen Einteilungen in Gruppen erfolgen nach den Kriterien, ob die Teilchen... ...halbzahligen (Fermionen) oder ganzzahligen (Bosonen) Spin besitzen ... Austauschteilchen oder elementare Bausteine der Materie sind. ...aus drei Quarks (Baryonen) oder einem Quark-Antiquark-Paar (Mesonen) kombiniert sind ...der starken Wechselwirkung unterliegen oder nicht (Baryonen u. Mesonen Hadronen)
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Quellen: http://i115srv.vu-wien.ac.at/physik/ws95/w9560dir/w9561000.htm http://www.6thfloor.de/sciencenet/aufbmat.php http://www.atlas.uni-wuppertal.de/oeffentlichkeit/Aufbau-Materie.html http://www.solstice.de/grundl_d_tph/sm_ww/sm_ww_03aa.html ! „Elementarteilchen“ – Henning Genz „Die Jagd nach dem kleinsten Baustein der Welt“ – Gerhard Staguhn