Elektrizität und Magnetismus - Physik-Institut - Universität Zürich

Tabelle 1: Zusammenstellung einiger Elementarteilchen mit ihren Eigenschaften.
q = ±1 bedeutet eine positive oder negative Elementarladung. Jedem Teilchen ist ein
Antiteilchen A zugeordnet mit gleicher Masse jedoch entgegengesetzter Ladung. Es gibt
neutrale Teilchen (γ, π 0 ), bei denen Teilchen und Antiteilchen in sich identisch sind. τ
ist die Lebensdauer. 1 MeV/c 2 . = 1.7826627 · 10 −30 kg.
Teilchen Masse Ladung τ Spin
[MeV/c 2 ] [q] [s] [¯h]
Austauschteilchen:
Photon γ 0 0 ∞ 1
Graviton 0 0 ∞ 2
Leptonen:
Elektron e − 0.511 −1 ∞
1
2
Positron A e + 0.511 +1 ∞
1
2
e-Neutrino ν e 0 0 ∞
1
2
e-Antineutrino A ¯ν e 0 0 ∞
1
2
Myon µ − 105.659 −1 2.2 · 10 −6 1 2
Anti-Myon A µ + 105.659 −1 2.2 · 10 −6 1 2
µ-Neutrino ν µ 0 0 ∞
1
2
µ-Antineutrino A 1
¯ν µ 0 0 ∞
2
Mesonen:
Pion π ± 139.57 ±1 2.6 · 10 −8 0
π 0 134.96 0 0.8 · 10 −16 0
K-Meson K ± 493.67 ±1 1.2 · 10 −8 0
K 0 -Meson K 0 497.67 0 0.9 · 10 −10 0
5.2 · 10 −8 0
Baryonen:
Proton p 938.28 +1 ∞
1
2
Neutron n 939.57 0 918
1
2
Lambda Λ 1115.60 0 2.6 · 10 −10 1 2
Sigma Σ + 1189.37 +1 0.8 · 10 −10 1 2
Σ 0 1192.47 0 5.8 · 10 −20 1 2
Σ − 1197.35 −1 1.5 · 10 −10 1 2
• Verknüpfung der Ladung mit Masse: Die Erfahrung und alle Beobachtungen
zeigen, dass Ladung immer mit einem Teilchen einer endlichen Masse verknüpft
ist, sie hat damit einen Substanzcharakter (siehe Tabelle 1). Alle Elementarteilchen
ohne Masse m = 0 haben keine Ladung (Neutrino, γ). Dagegen können Teilchen
mit einer Ladung q = 0 eine endliche Masse m ≠ 0 besitzen (Neutron, π 0 ), sie
haben i.a. auch eine von null verschiedene Ladungsverteilung, die nur im Integral
über das ausgedehnte Teilchen exakt null ergibt. Der Grund liegt in der Struktur
der Baryonen (z.B. Neutron, Proton) und Mesonen (z.B. π 0 ), die aus geladenen
Quarks aufgebaut sind. Der tiefere Zusammenhang zwischen Ladung und Masse
sowie die Tatsache, dass die Ladung des Elektrons und des Protons bis auf das
entgegengesetzte Vorzeichen exakt gleich sind, ist bisher unbekannt.
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