Standardmodell der Materie und Wechselwirkungen:

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1 Standardmodell der Materie und en: (Quelle: Wikipedia) 1.1. im Standardmodell: sind die kleinsten bekannten Bausteine der Materie. Die meisten Autoren bezeichnen die Teilchen des Standardmodells der Teilchenphysik also sechs Quarks, sechs Leptonen, die Eichbosonen (Austauschteilchen) und das Higgs- als. Andere Autoren bezeichnen diese als Fundamentalteilchen und nennen auch aus Quarks zusammengesetzte Teilchen elementar, da auch diese Teilchen im erweiterten Sinn unteilbar sind, da sie nicht in einzelne Quarks zerteilt werden können (siehe Confinement). In diesem Artikel werden nur die Teilchen des Standardmodells als elementar bezeichnet, während Hadronen, die aus Quarks zusammengesetzt sind, als zusammengesetzte Teilchen bezeichnet werden. en: en: Leptonen und Quarks, halbzahlige Spins, innerhalb einer Zeile jeweils schwerere Kopie, 1.Generation: stabile Elemente Ganzzahlige Spins Gemäß dem Standardmodell der physik gibt es sechs verschiedene Quarks sowie sechs Leptonen. Diese werden nach ihrem Gewicht in drei Generationen unterteilt (I. Generation = leichte, II. Generation = mittel, III. Generation = schwere Teilchen). Protonen und Neutronen, also normale Materie, bestehen nur aus Quarks der ersten Teilchengeneration (up- und down-quark). Das Strange- Quark gehört zur zweiten Teilchengeneration. Baryonen, die ein Strange-Quark enthalten, heißen Hyperonen. Diese Teilchen zerfallen jedoch unter normalen Bedingungen in kürzester Zeit. Auch Mesonen, die aus einem Quark und einem Antiquark bestehen, können das Strange-Quark enthalten (z. B. die Kaonen). Teilchen mit einem Strange-Quark werden als seltsame Teilchen, Teilchen mit zwei Strange-Quarks entsprechend als doppelt seltsame Teilchen bezeichnet. Astrophysiker nehmen an, dass sich in schwereren Neutronensternen ab etwa 1,5 Sonnenmassen unter genügend großem Druck der die vorhandenen Neutronen in ihre Quark-Bestandteile zerlegen, wobei sich eines der beiden Down-Quarks in ein Strange-Quark umwandeln soll. Damit könnten Neutronensterne Orte sein, an denen Seltsame Materie stabil existieren kann. Einige Zeit vermutete man den Neutronenstern RX J1856 im Sternbild Südliche Krone als einen solchen Kandidaten, jedoch haben neuere Messungen diese Annahme inzwischen widerlegt.

2 1.2. en und : Grundkraft Austauschteilchen (GeV/c 2 ) relative Stärke Reichweite (m) koppelt an Graviton? (postuliert) Elektromagnetische Kraft Photon Elektrische W + ~ 80 Schwache Kernkraft W ~ < e Z 0 ~ 91 Starke Kernkraft Gluon Farbladung Schwache Kernkraft relevant bei allen richtigen Zerfallsprozessen, z.b. -Zerfall 1.3. Fundamentale Kräfte und ihre Theorien (historische Hierarchie): Elektrizitätslehre Magnetismus Starke Elektromagnetische (z.b. Maxwell-Gl.) Schwache Newton- Quantenchromodynamik Quantenelektrodynamik Allgemeine Relativitätstheorie (Einstein) Elektroe Standardmodell der -> Quantengravitation Grand Unified Theory (GUT)? Stringtheorie oder Weltformel Zur Zeit sind die Quantenchromodynamik und die elektroe WW die elementaren WW, und sie sind beide zusammengefasst in dem Standardmodell der. Aber dieses Standardmodell kann nicht alle Phänomene erklären, daher z.b. das Postulat des Higgs- s. Noch nicht physikalisch exakt begründete Theorien der Tabelle sind kursiv in rot dargestellt! Speziell das exakte Verständnis der hinkt noch etwas hinterher, obwohl sie die elementar für uns am leichtesten erfahrbare Kraft darstellt.

3 2. Einige en-detail: Eichbosonen, Higgs- und Elektron: Z 0 - Eichboson 98 u W +/- - Eichboson ±1, C 1 e 86 u MeV/c 2 Spin 1 Zerfallsbreite MeV MeV/c 2 Spin 1 mittlere Lebensdauer s Zerfallsbreite MeV elektromagnetisch Higgs- (H) Postuliertes > MeV/c 2 Spin 0 (postuliert, s. LHC!!!) erklärt: 1. n der elektroen Eichbosonen 2. Symmetriebrechung der elektroen WW Elektron (e ) Lepton 1 e 1, [1] C 5, [2] u 9, [3] kg 1 m e 0,510 MeV/c 2 Compton- 2, [5] m Wellenlänge magnetisches -928,476 J / T Moment g-faktor -2,002 1,760 1/(sT) Spin 1/2 mittlere stabil Lebensdauer elektromagnetisch

4 3. Stabile Nukleonen (zusammengesetzt aus (Quarks)): Proton (p + ) Hadron Baryon Nukleon 1 e 1, C 1,007 u 1, kg 1836,15 m e 938,3 MeV/c 2 Compton-Wellenlänge 1, m magnetisches Moment 1, J / T g-faktor 5,585 2, /(sT) Spin Parität 1/2 + Isospin 1/2 (z-komponente +1/2) mittlere Lebensdauer stabil (> a) Quark- Zusammensetzung stark elektromagnetisch 1 Down, 2 Up Neutron (n) Hadron Baryon Nukleon 1,008 u 1, [2] kg 1838,68 m e 939,6 MeV/c 2 magnetisches Moment 0, [5] J / T g-faktor , [7] 1/(sT) Spin Parität 1/2 + Isospin mittlere Lebensdauer Quark- Zusammensetzung 1/2 (z-komponente 1/2) (frei) 881,5 [8] s stark elektromagnetisch 2 Down, 1 Up

5 4. Die Baryonenasymmetrie Die Baryonenasymmetrie der Teilchenphysik ist das Missverhältnis von Materie zu Antimaterie. Die Baryonenasymmetrie ist eines der wichtigsten noch nicht verstandenen Phänomene der Teilchenphysik, da sie nicht durch das Standardmodell erklärt werden kann. Die Baryonenasymmetrie wird durch das der Differenz der Anzahl der Baryonen und der Antibaryonen (der Antiteilchen der Baryonen) zur Zahl der Photonen im Universum bestimmt. Der beobachtete Zahlenwert ist, der bisher am genauesten aus den Daten des WMAP-Satelliten aus der Kosmischen Hintergrundstrahlung ermittelt werden konnte. Baryonenasymmetrie im Universum Die Menge der Antimaterie im Universum lässt sich nicht direkt ermitteln, da sie von Astronomen nicht von der Materie unterschieden werden kann. Bei der Annihilation von Materie und Antimaterie tritt jedoch eine charakteristische elektromagnetische Strahlung auf, die aber nie beobachtet werden konnte. Das bedeutet, dass, sofern größere Mengen von Antimaterie im Weltraum vorkämen, diese auf großen Skalen von den Bereichen, in denen Materie dominiert, wie bei uns auf der Erde, im Sonnensystem und der Milchstraße, separiert sein müsste. Dies kann jedoch durch die kosmologischen Modelle weitgehend ausgeschlossen werden. Theorien zur Erzeugung Früher ging man allgemein davon aus, dass die Baryonenasymmetrie eine Anfangsbedingung für unser Universum ist, die zum Zeitpunkt des Urknalls fest vorgegeben wäre. Da die Baryonenasymmetrie aber im Verlauf der Inflation stark reduziert würde, müsste die anfängliche Asymmetrie auch noch unnatürlich groß gewesen sein. Heute sagen die spekulativen Theorien der Baryogenese und der Leptogenese, die bisher nicht experimentell verifiziert werden konnten, eine dynamische Erzeugung der Asymmetrie während des Urknalls vorher.