„Δ-Baryon“ – Versionsunterschied

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zur Navigation springen Zur Suche springen
Versionsgeschichte interaktiv durchsuchen
[gesichtete Version][gesichtete Version]
← Zum vorherigen Versionsunterschied
Inhalt gelöscht Inhalt hinzugefügt
VisuellWikitext
tk k
K Weblink überprüft, ist im Archiv
 
(10 dazwischenliegende Versionen von 8 Benutzern werden nicht angezeigt)
Zeile 2: Zeile 2:
|name=Delta-Baryon (Δ<sup>++</sup>,Δ<sup>+</sup>,Δ<sup>0</sup>,Δ<sup>−</sup>)
|name=Delta-Baryon (Δ<sup>++</sup>,Δ<sup>+</sup>,Δ<sup>0</sup>,Δ<sup>−</sup>)
|klassifikation=[[Fermion]]<br />[[Hadron]]<br />[[Baryon]]
|klassifikation=[[Fermion]]<br />[[Hadron]]<br />[[Baryon]]
|hauptquelle=<ref name="PDG" />
|hauptquelle=<ref name="PDG">Die Angaben über die Teilcheneigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, entnommen aus: K. Nakamura et al. ([[Particle Data Group]]): ''Review of Particle Physics.'' In: ''Journal of Physics G'', 37, 2010, 075021, [http://www-pdg.lbl.gov/ lbl.gov]</ref>
|quark= uuu, uud, udd, ddd
|quark= uuu, uud, udd, ddd
|quark_bild=
|quark_bild=
Zeile 9: Zeile 9:
|masse_kg=
|masse_kg=
|masse_me=
|masse_me=
|ruheenergie_ev=
|masse_ev=
|masse_mev= ≈1232
|ruheenergie_mev= ≈1232
|zerfallsbreite_mev= ≈118
|zerfallsbreite_mev= ≈118
|compton_wellenlaenge_m=
|compton_wellenlaenge_m=
Zeile 19: Zeile 19:
|paritaet=+
|paritaet=+
|isospinzahl=3/2
|isospinzahl=3/2
|isospin_z=±3/2,±1/2
|isospin_z= ±{{Bruch|3|2}}, ±½
|lebensdauer_s=
|lebensdauer_s=
|lebensdauer_a=
|lebensdauer_a=
|bild=
|bild=
}}
}}
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]] 3/2.
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]]&nbsp;{{Bruch|3|2}}.


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>. Δ<sup>+</sup> und Δ<sup>0</sup> besitzen denselben Quarkinhalt wie die [[Nukleon]]en [[Proton]] und [[Neutron]] und können deshalb als deren Spin[[Angeregter Zustand|anregung]] aufgefasst werden.
Es gibt vier verschiedene Δ-Baryonen, die meist durch ihre elektrische Ladung gekennzeichnet werden:&nbsp; Δ<sup>++</sup>, Δ<sup>+</sup>, Δ<sup>0</sup> und Δ<sup>−</sup>.<br>
Δ<sup>+</sup> und Δ<sup>0</sup> bestehen aus den gleichen Quarks wie die [[Nukleon]]en [[Proton]] und [[Neutron]] und können deshalb als deren Spin[[Angeregter Zustand|anregung]] 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.<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, [http://www.physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/EP/anderson_pr_85_936_52.pdf 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 gestreuten Pionen von etwa 180 MeV. Sie wurde von [[Keith Brueckner]] mit dem Isospin-Modell von Pionen und Nukleonen erklärt.
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&nbsp;M[[Elektronenvolt|eV]]. Sie wurde von [[Keith Brueckner]] mit dem Isospin-Modell von Pionen und Nukleonen erklärt.


== Beschreibung ==
== Beschreibung ==
[[Datei:Baryon-decuplet-small.svg|mini|Das SU(3)-Baryon-Dekuplett.]]
[[Datei:Baryon-decuplet-small.svg|mini|Das SU(3)-Baryon-Dekuplett.]]


Die vier Δ-Baryonen gehören dem [[Spezielle unitäre Gruppe|SU(3)]]-[[Multiplett|Dekuplett]] an. Sie unterscheiden sich durch ihren Quarkinhalt, welcher abstrakt als Isospin-3/2-[[Vektor]] im [[Flavour]]<nowiki />raum aufgefasst werden kann. Der Quarkinhalt der Δ-Baryonen lautet
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


{| class="prettytable centered" style="text-align:center"
:{| class="wikitable" style="text-align:center"
|- class="hintergrundfarbe9"
|- class="hintergrundfarbe9"
| Symbol || [[Quark (Physik)|Quarkinhalt]] || [[Isospin]]-z-Komponente
| Symbol || [[Quark (Physik)|Quarkinhalt]] || [[Isospin]]-z-Komponente
|-
|-
| Δ<sup>++</sup> || uuu || +3/2
| Δ<sup>++</sup> || uuu || +{{Bruch|3|2}}
|-
|-
| Δ<sup>+</sup> || uud|| +1/2
| Δ<sup>+</sup> || uud || +½
|-
|-
| Δ<sup>0</sup> || udd|| -1/2
| Δ<sup>0</sup> || udd || −½
|-
|-
| Δ<sup>−</sup> || ddd|| -3/2
| Δ<sup>−</sup> || ddd || −{{Bruch|3|2}}
|}
|}


Δ-Baryonen zerfallen zu beinahe 100 % in ein Nukleon und ein [[Pion]]. Zu einem sehr geringen Anteil (<1 %) zerfallen sie unter Aussendung eines [[Photon]]s in ein Nukleon.<ref>N. Nakamura ''et al''. (2010): [http://pdg.lbl.gov/2010/listings/rpp2010-list-Delta-1232.pdf Particle listings – Δ] (PDF; 70&nbsp;kB)</ref>
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" />


== Besonderheiten ==
== Historische Bedeutung ==
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.&nbsp;B.
:<math> \Delta^{++} = u(+) u(+) u(+) </math>,
wo <math>u\,</math> für Up-Quark steht und + für die Spin-Projektion.


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.
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


⚫
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>
:<math> \Delta^{++} = \Sigma\, \varepsilon_{gbr}\, u^g(+) u^b(+) u^r(+) </math>
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.


⚫
Heute sind die Δ-Baryonen weiterhin von theoretischem Interesse, da sich an ihnen, analog zu den [[ρ-Meson]]en, Modelle der Dynamik der [[Starke Kraft|starken Kraft]] testen lassen.
⚫
So trugen die Δ-Baryonen zur Entwicklung der [[Quantenchromodynamik]] bei.<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>

⚫
Heute sind die Δ-Baryonen weiterhin von theoretischem Interesse, da sich an Ihnen, analog zu den [[ρ-Meson]]en, Modelle der Dynamik der [[Starke Kraft|starken Kraft]] testen lassen.


== Siehe auch ==
== Siehe auch ==
* [[Ω-Baryon]]
* [[Liste der Baryonen]]
* [[Liste der Baryonen]]
* [[GZK-Cutoff]]


== Einzelnachweise ==
== Einzelnachweise ==
<references />
<references>
<ref name="PDG">
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]
</ref>
</references>


{{SORTIERUNG:Deltabaryon}}
{{SORTIERUNG:Deltabaryon}}

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]
Das SU(3)-Baryon-Dekuplett.

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]
  1. ↑ a b R.L. Workman et al. (Particle Data Group), Prog. Theor. Exp. Phys. 2022, 083C01 (2022) online
  2. ↑ 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 (Memento vom 23. Oktober 2016 im Internet Archive) (PDF)
  3. ↑ 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.
  4. ↑ F. Yndurain: The Theory of Quarks and Gluon interactions. 4. Auflage. Springer, 2006, ISBN 3-540-64881-X.
Abgerufen von „https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Δ-Baryon&oldid=247028912“