Η-Meson: Unterschied zwischen den Versionen

Das η-Meson (Eta-Meson) und das η′-Meson (lies: „Eta-Strich-Meson“) sind Mesonen. Sie unterliegen der starken Wechselwirkung und gehören damit zu den Hadronen.

Beschreibung

Im Quarkmodell sind η und η′ eine Mischung der drei Quark-Antiquark-Zustände uu, dd und ss der Up-, Down- und Strange-Quarks. Beide Zustände η und η′ haben eine Hyperladung $Y=0$ sowie einen Isospin $I=0$ und stehen im Multiplett der pseudoskalaren Mesonen an der gleichen Stelle wie das neutrale Pion ${\pi }^0$.

Die drei zueinander orthogonalen Linearkombinationen der o. g. Quark-Antiquark-Zustände werden dabei wie folgt identifiziert:

$(u\overline{u}-d\overline{d})/\sqrt{2}$ mit dem ${\pi }^0$-Meson

$(u\overline{u}+d\overline{d}-2s\overline{s})/\sqrt{6}$ mit ${\eta }_8$, einem η-Zustand im $SU(3)\otimes SU(\overline{3})$-Oktett

$(u\overline{u}+d\overline{d}+s\overline{s})/\sqrt{3}$ mit ${\eta }_1$, einem η-Zustand im $SU(3)\otimes SU(\overline{3})$-Singulett.

Die physikalischen (Massen-)Zustände η und η′ ergeben sich wiederum als Linearkombinationen von η₈ und η₁:^[2]

$\left(\begin{array}{cc}\cos {\theta }_{\mathrm{P}}& -\sin {\theta }_{\mathrm{P}}\\ \sin {\theta }_{\mathrm{P}}& \cos {\theta }_{\mathrm{P}}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{\eta }_8\\ {\eta }_1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}\eta \\ {\eta }^{\prime }\end{array}\right).$

Der so eingeführte Mischungswinkel ${\theta }_P$ hat einen experimentellen Wert, der stark modellabhängig ist und zwischen −10° und −20° liegt. Das η-Meson entspricht demnach fast dem Oktett-Zustand η₈, mit einer Beimischung von wenigen Prozent des Singulett-Zustands η₁; beim η′-Meson ist es entsprechend umgekehrt:

$\eta \approx {\eta }_8$

${\eta }^{\prime }\approx {\eta }_1$.

Das η-Meson wurde zuerst im Jahre 1961 am Lawrence Radiation Laboratory in Pion-Deuteron-Reaktionen nachgewiesen.^[3]

Bei den Flavours Charm und Bottomness treten ebenfalls pseudoskalare Mesonen auf, die wegen der großen Masse des c- und des b-Quarks aber nur wenig mit den leichten Quarkzuständen mischen. Das η_c und das η_b sind deshalb praktisch reine Quarkonium-Zustände cc bzw. bb.

Zerfallskanäle

Das η-Meson kann über verschiedene Kanäle zerfallen; am häufigsten sind der Zerfall in drei Pionen (π⁺π⁻π⁰ oder 3 π⁰) mit rund 55 % und der Zerfall in zwei Photonen mit 39 %. Der Zerfall in zwei Pionen ist verboten, weil er die Parität und auch die CP-Invarianz verletzen würde.

Die Hauptzerfallskanäle des η′ sind mit einem Anteil von rund 65 % der Zerfall in ein η-Meson und zwei Pionen (π⁺π⁻η oder π⁰π⁰η) und mit insgesamt 29 % der Zerfall in ρ⁰γ oder π⁺π⁻γ.

Literatur

• Francis Halzen, Alan Douglas Martin: Quarks and leptons: an introductory course in modern particle physics. 1. Auflage. Wiley, New York 1984, ISBN 0-471-88741-2.

Siehe auch

• Liste der Mesonen

Einzelnachweise