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QuarkoniumIn der Teilchenphysik bezeichnet man mit Quarkonium (pl. Quarkonia) die gebundenen Zustände aus einem Quark und dem dazugehörigen Antiquark. Als solche sind sie Mesonen ohne elektrische Ladung und Flavour. Gebundene cc-Zustände (also charm-Quark und -Antiquark) nennt man auch Charmonium, gebundene bb-Zustände nennt man Bottomonium. Das hypothetische tt-System nennt man Toponium. Da das Top-Quark aufgrund seiner hohen Masse extrem kurzlebig ist, dürfte Erzeugung und Nachweis auch extrem schwierig sein. Gebundene Quark-Antiquark-Zustände der leichten Quarks (u, d, s) mischen sich aufgrund der geringen Massendifferenz quantenmechanisch - vor allem uu und dd. Daher sind die aus ihnen gebildeten Mesonen nicht einer Quarksorte zuordenbar. Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
NomenklaturSpektroskopische ZuständeDer Name Quarkonium ist analog zum Positronium, bei dem ein Elektron und ein Positron zum e+e- gebunden sind. Wie beim Positronium kennzeichnet man Quarkonia durch die Quantenzahlen n (Hauptquantenzahl), L (Bahndrehimpuls), S (Koppelung der Quarkspins) und J (Gesamtdrehimpuls) in der Nomenklatur n2S+1LJ, wobei L=0,1,2,3,4,5... durch die Buchstaben S,P,D,F,G,H,... gekennzeichnet ist. Die niedrigsten Zustände von Charmonium sind 13S1, das J/ψ-Meson, und 11S0 (= ηc-Meson). Die niedrigsten Zustände von Bottomonium sind 13S1, Υ-Meson, und 11S0 (= ηb-Meson). Man beachte den Unterschied in der Namensgebung: Während man beim Quarkonium die Nomenklatur der Atomkerne verwendet, nach der die Hauptquantenzahl n = N + 1 ist, wobei N die Zahl der Knoten der Radialwellenfunktion ist, gilt bei Positronium die Nomenklatur aus der Atomphysik mit n = N + L + 1 (und klein geschriebenem Buchstaben für L). Ein 13P1 Charmonium entspricht also einem 23p1 Positronium. QuantenzahlenBeobachtbar sind neben dem Gesamtdrehimpuls J die Parität P und die Ladungskonjugation C. Wegen P = ( − 1)L + 1 und C = ( − 1)L + S lassen sich daraus L und S ableiten. Namen der MesonenFür die Mesonen, die aus diesen Zuständen gebildet werden, gilt die folgende Nomenklatur (Particle Data Group):
Literatur
Kategorien: Elementarteilchen | Kernphysik |
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