„Δ-Baryon“ – Versionsunterschied
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Die '''Δ-Baryonen''' ('''Delta-Baryonen''') oder '''Delta-[[Resonanz#Teilchenphysik|Resonanzen]]''' sind [[Baryon]]en, die aus [[Up-Quark|Up-]] und [[Down-Quark]]s bestehen. Sie besitzen [[Spin]] und [[Isospin]] {{Bruch|3|2}}. |
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Es gibt vier verschiedene Δ-Baryonen, die meist durch ihre elektrische Ladung gekennzeichnet werden: Δ<sup>++</sup>, Δ<sup>+</sup>, Δ<sup>0</sup> und Δ<sup>−</sup>.<br> |
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Es wurde als erste [[Pion]]-Nukleon-Resonanz 1951 am [[Zyklotron]] in Chicago von [[Herbert L. Anderson]], [[Enrico Fermi]], E. A. Long und [[Darrah E. Nagle]] entdeckt.<ref>H. L. Anderson, E. Fermi, E. A. Long, D. E. Nagle: ''Total Cross Sections of Positive Pions in Hydrogen''. In: ''Phys. Rev.'' Band 85, 1952, S. 936, {{Webarchiv|url=http://www.physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/EP/anderson_pr_85_936_52.pdf |wayback=20161023185548 |text=princeton.edu}} (PDF)</ref><ref>Darrah E. Nagle: [http://www.osti.gov/accomplishments/documents/fullText/ACC0011.pdf ''The Delta - the first pion nucleon resonance'', LALP 84-27.] (PDF) Los Alamos National Laboratory; nach einer Vorlesung zu Ehren von Herbert Anderson an der Universität Chicago 1982.</ref> Beobachtet wurde eine Resonanz bei einer Energie der an Protonen [[Streuung (Physik)|gestreuten]] Pionen von etwa 180 M[[Elektronenvolt|eV]]. Sie wurde von [[Keith Brueckner]] mit dem Isospin-Modell von Pionen und Nukleonen erklärt. |
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Die vier Δ-Baryonen gehören dem [[Spezielle unitäre Gruppe|SU(3)]]-[[Baryon#Multipletts|Dekuplett]] an. Sie unterscheiden sich durch ihren Quarkinhalt, welcher abstrakt als Isospin-{{Bruch|3|2}}-[[Vektor]] im [[Flavour]]<nowiki />raum aufgefasst werden kann. Der Quarkinhalt der Δ-Baryonen lautet |
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Δ-Baryonen zerfallen zu nahezu 100 % in ein Nukleon und ein [[Pion]]. Ein sehr geringer Anteil (<1 %) der Δ<sup>+</sup> und Δ<sup>0</sup> zerfällt unter Aussenden eines [[Photon]]s in ein Nukleon.<ref name="PDG" /> |
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== Historische Bedeutung == |
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Betrachtet man nur die Spin- und Flavour-Anteile, stellen die Δ-Baryonen Δ<sup>++</sup> und Δ<sup>-</sup> scheinbar eine Verletzung des [[Pauli-Prinzip]]s dar. Als [[Fermion]]en müssten sie nämlich eine anti-symmetrische [[Wellenfunktion]] besitzen, ihre Spin- und Flavour-Wellenfunktionen sind jedoch komplett symmetrisch, z. B. |
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Die Quarks im Δ-Baryon befinden sich im Grundzustand (1s), haben parallel ausgerichtete Spins und im Fall von Δ<sup>++</sup> und Δ<sup>−</sup> den gleichen [[Flavour]]. Dennoch ist das [[Pauli-Prinzip]] nicht verletzt, weil es mit der [[Farbladung]] einen weiteren Freiheitsgrad gibt, durch den sich die Quarks unterscheiden. |
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Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, dass ein weiterer [[Freiheitsgrad]] für Quarks postuliert wird, die sogenannte [[Farbladung]]. Führt man diese neue [[Quantenzahl]] ein, so erhält man |
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⚫ | Die Existenz des Spin-{{Bruch|3|2}}-Dekupletts mit Δ<sup>++</sup> und Δ<sup>−</sup> war bei der Entwicklung des Quarkmodells eines der Indizien für die Existenz der Farbladung und damit einer der Grundlagen der [[Quantenchromodynamik]].<ref>{{Literatur |Autor=F. Yndurain |Titel=The Theory of Quarks and Gluon interactions |Auflage=4 |Verlag=Springer |Datum=2006 |ISBN=3-540-64881-X}}</ref> |
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:<math> \Delta^{++} = \Sigma\, \varepsilon_{gbr}\, u^g(+) u^b(+) u^r(+) </math> |
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mit dem [[Levi-Civita-Symbol]] <math> \varepsilon_{gbr}</math> und den Farbfreiheitsgraden <math>g, b\,</math> und <math>r\,</math> (grün, blau, rot). Damit ist die Wellenfunktion wieder anti-symmetrisch. |
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== Siehe auch == |
== Siehe auch == |
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* [[Ω-Baryon]] |
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* [[Liste der Baryonen]] |
* [[Liste der Baryonen]] |
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* [[GZK-Cutoff]] |
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== Einzelnachweise == |
== Einzelnachweise == |
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R.L. Workman et al. ([[Particle Data Group]]), Prog. Theor. Exp. Phys. 2022, 083C01 (2022) [https://pdg.lbl.gov/2022/listings/contents_listings.html online] |
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Aktuelle Version vom 24. Juli 2024, 09:56 Uhr
Delta-Baryon (Δ++,Δ+,Δ0,Δ−) | |
---|---|
Klassifikation | |
Fermion Hadron Baryon | |
Eigenschaften[1] | |
elektrische Ladung | 0, ±1 oder +2 e |
Ruheenergie | ≈1232 MeV |
SpinParität | 3⁄2+ |
Isospin | 3⁄2 (Iz = ±3⁄2, ±½) |
Zerfallsbreite | ≈118 MeV |
Valenzquarks | uuu, uud, udd, ddd |
Die Δ-Baryonen (Delta-Baryonen) oder Delta-Resonanzen sind Baryonen, die aus Up- und Down-Quarks bestehen. Sie besitzen Spin und Isospin 3⁄2.
Es gibt vier verschiedene Δ-Baryonen, die meist durch ihre elektrische Ladung gekennzeichnet werden: Δ++, Δ+, Δ0 und Δ−.
Δ+ und Δ0 bestehen aus den gleichen Quarks wie die Nukleonen Proton und Neutron und können deshalb als deren Spinanregung aufgefasst werden.
Es wurde als erste Pion-Nukleon-Resonanz 1951 am Zyklotron in Chicago von Herbert L. Anderson, Enrico Fermi, E. A. Long und Darrah E. Nagle entdeckt.[2][3] Beobachtet wurde eine Resonanz bei einer Energie der an Protonen gestreuten Pionen von etwa 180 MeV. Sie wurde von Keith Brueckner mit dem Isospin-Modell von Pionen und Nukleonen erklärt.
Beschreibung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die vier Δ-Baryonen gehören dem SU(3)-Dekuplett an. Sie unterscheiden sich durch ihren Quarkinhalt, welcher abstrakt als Isospin-3⁄2-Vektor im Flavourraum aufgefasst werden kann. Der Quarkinhalt der Δ-Baryonen lautet
Symbol Quarkinhalt Isospin-z-Komponente Δ++ uuu +3⁄2 Δ+ uud +½ Δ0 udd −½ Δ− ddd −3⁄2
Δ-Baryonen zerfallen zu nahezu 100 % in ein Nukleon und ein Pion. Ein sehr geringer Anteil (<1 %) der Δ+ und Δ0 zerfällt unter Aussenden eines Photons in ein Nukleon.[1]
Historische Bedeutung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die Quarks im Δ-Baryon befinden sich im Grundzustand (1s), haben parallel ausgerichtete Spins und im Fall von Δ++ und Δ− den gleichen Flavour. Dennoch ist das Pauli-Prinzip nicht verletzt, weil es mit der Farbladung einen weiteren Freiheitsgrad gibt, durch den sich die Quarks unterscheiden.
Die Existenz des Spin-3⁄2-Dekupletts mit Δ++ und Δ− war bei der Entwicklung des Quarkmodells eines der Indizien für die Existenz der Farbladung und damit einer der Grundlagen der Quantenchromodynamik.[4]
Heute sind die Δ-Baryonen weiterhin von theoretischem Interesse, da sich an ihnen, analog zu den ρ-Mesonen, Modelle der Dynamik der starken Kraft testen lassen.
Siehe auch
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ a b R.L. Workman et al. (Particle Data Group), Prog. Theor. Exp. Phys. 2022, 083C01 (2022) online
- ↑ H. L. Anderson, E. Fermi, E. A. Long, D. E. Nagle: Total Cross Sections of Positive Pions in Hydrogen. In: Phys. Rev. Band 85, 1952, S. 936, princeton.edu ( vom 23. Oktober 2016 im Internet Archive) (PDF)
- ↑ Darrah E. Nagle: The Delta - the first pion nucleon resonance, LALP 84-27. (PDF) Los Alamos National Laboratory; nach einer Vorlesung zu Ehren von Herbert Anderson an der Universität Chicago 1982.
- ↑ F. Yndurain: The Theory of Quarks and Gluon interactions. 4. Auflage. Springer, 2006, ISBN 3-540-64881-X.